Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 75
Текст из файла (страница 75)
В этом заключается принципиальная особенность влияния емкости С, по сравнению с влиянием емкостей Сх и С,. Постоянная времени переходного процесса равна произведению емкости С, на суммарное шунтирующее ее сопротивление. Последнее представляет собой параллельное соединение внешнего сопротивления )(, и внутреннего выходного сопротивления каскада со стороны эмиттера. Для количественного анализа можно использовать формулу (7-4а), добавив к сопротивлениго г, (входящему в )с„„) операторное сопротивление г,(з) = 1+ кгз.з где т,'„= С,Я,.
После этого легко привести изображение коэффипиента усиления к следующему виду: Кзз ((+О) В.,10(„+Нзх) ' 1+зтз. з В первый момент после поступления сигнала емкость С, закорачнвает резистор й,„т, е. начальные значения токов и напряже. ний такие же, как на средних частотах. По мере заряда конденсатора С, уменьшается эмиттерный ток; вместе с ним уменьшаются ток базы и выходные величины. В пределе, когда конденсатор С, зарядится полностью и ток через него сделается равным нулю, сопротивление в эмиттерной пепи станет равным 1т, + г, вместо начального значения гм Очевидно, что ток базы и выходные величины Отсюда видно, что в пределе, при 1 = со (т.
е. при а = О), коэффициент усиления будет гораздо меньше его начального значения. Так, при Юг = 0 и гб ~ (1 + р) г, получаем Кв (схг)/Кв (О) = = гв//г„где г, не превышает десятков ом, а й, составляет 1 кОм и больше. Практически можно считать К, (со) = 0 и в формуле (7-29а) пренебречь единицей по сравнению с членом зт„',. Тогда изображение К (з) будет имегь ту же форму, что и (7-24): К (з) К в (7-29б) где постоянная времени равна: г дг+йвх / йг+гб1 тв.в Св 11 р — Св'1гв+ г (й / (7-30а) Как видим, в таком приближении переходная характеристика является спадающей экспонентой (7-28), а ее постоянная времени не зависит от сопротивления Р,. Это значит, что последнее значительно больше, чем выходное сопротивление со стороны эмиттера, с которым оно включено параллельно.
Если положить /хг„+ гб (< ч, (1 + р) г„что иногда имеет место, то постоянная времени запишется элементарно просто: т„,жС,г,. (7-З)б) Сравнивая это выражение с выражениями (7-25), легко сделать вывод, что емкость С, при прочих равных условиях должна быть значительно больше, чем переходные емкости, так как г, ч Й„„ и г, б=, йг„.
Типичными значениями блокирующей емкости являются сотни микрофарад. Искажения вершины коротких импульсов рассчитываются по формуле (7-27). Частотные характеристики, обусловленные емкостью С„получаются заменой оператора з на /е в (7-29). Если исходить из формулы (7-296), приходим к обычному выражению (7-28), в котором нижняя граничная частота вв, есть величина, обратная постоянным времени (7-30). Если исходить из полной формулы (7-29а), то при бб = 0 получается к о н е ч н о е значение К„, что соответствует структуре эквивалентной схемы. Совместное влияние емкостей.
Если одна из постоянных времени (т„„тв, или т,,) много меньше двух остальных, то именно она определяет переходную и частотную характеристики. В этом случае в формулы (7-26) и (7-28) следует подставлять наименьшее значение т„ или наибольшее значение е„. Если же постоянные времени сравнимы, то анализ переходных и частотных характеристик услож ияется.
Однако в таких случаях главный интерес обычно представляют не сами характеристики, а результирующий спад вершины к о рот ко го импульса и результирующая граничная частота. Сн 6= —. Спи (7-31) Время спада, называемое иногда (менее точно) эквивалентной постоянной времени, выражается в следукицем виде: -=~24 (7-32а) где тнс — постоянная времени с-й цепочки. В распространенном случае, когда все лс постоянные времени одинаковы, получаем: /„=™ —, (7-32б) Значит, по заданным значениям 6 и /„ нужно найти необходимое время 1, а затем рассчитать каждую емкость из соотношения тн = асс,„.
В каскаде иа рис. 7-1, очевидно, т = 3. Результирукнцая граничная частота ш„на уровне 0,7 ие имеет достаточно простой связи с граничными частотами отдельных цепочек шнь Однако весьма приближенно ее можно оценить, заменив в формулах (7-32) величины тнс на 1/шнс (что вполне строго) и величину 1 на 1/ш,м (что и является причиной неточности). Тогда в общем слу- чае шне ~', сом с-с (7-33а) Рис. 7-8.
Принципнвльнэя (и) и эквивалентнвя (б) схемы каскада с коллекторным фильтром для коррекции искнхсеннй вершины импульсе. а в частном случае, когда все шнс одинаковы, шве~э спшн (7 336) Соотношения (7-33) гораздо более точны тогда, когда граничные частоты определяются на уровне более высоком, чем 0,7, например на уровне 0,9.
Коррекция понижений вершины. Для уменьшении спадя вершины можно применять /1С.фильтр в коллекторной цепи (рис. 7-8]. Эпгг способ хорошо иэвестен иэ ламповой. техники (см., нвпример, (бх), й рп). Поэтому, не проводя летального внэливв, укажем лишь его результаты. Иэображение для коэффициента усиления для оценки этих величин можно воспользоваться следующими выводами из теории ламповых каскадов 1621. Результирующий спад вершины определяется формулой (7-27), если заменить в ней посюянную времени т„так называемым врелсеиелс спада вершины с учетом корректирующего фильтра имеет вид: !+— о«ь 1+в»,э 1(» (э) = 1(ие 1 с<ф 1+ — +— эт» ! + »ге где 'г = С )7; т = С~)7»~ пэ,= Йэ1Й» пф )!е1(»+ «)' .
Условйе коррекции вершины, при котором отсутствует л и н е й н ы й спад в начале выходного импульса, оказывается таким же, как и в случае лампового каскада: (7-34) Отсюда определяют необходимую емкость фильтра Сйг При выполнении условия (7-34) спад вершины будет к в з д р а т и ч н ы м, а значение относительного спада в конце импульса будет выражаться формулой б= — „ гй 2«ьэтй где !» — длительносгь импульса. При наличии нескольких низкочастотных )!С-цепочек (см. рнс. 7-1) вместо постоянной времени Сэ)7» в правой части (7-34] следует использовать время спада (7-32). 7-4.
КАСКАД В ОБЛАСТИ МАЛЫХ ВРЕМЕН И ВЫСШИХ ЧАСТОТ Эквивалентная схема каскада в этой области показана иа рис. 7-9. Здесь в отличие от схемы на рис. 7-2 учтена емкость коллекторного перехода Сю а коэффициент передачи () считается операторной величиной. Поскольку параметры С*, и г, являются функциями р, они тоже являются операторными величинами, что отражено точками над их обозначениями, Как обычно, при импульсном анализе мы будем пользоваться оператором з, а при гармоническом — оператором )еь Емкость эмиттерного перехода на рис. 7-9 не учитывается '. Нагрузку будем считать активной. Переходные характеристики. Качнем с качественного рассмотрения переходных процессов, причем сначала пренебрежем влиянием цепочки С„*, г„, Если на входе задана ступенька тока 1э, то в первый момент, когда Р =- О, входное сопротивление выражается формулой (7-12), а выходные величины равны нулю.
В дальнейшем 3 зкспопенциально увеличивается с постоянной времени т» и величины Й»«, 1„и Ц, „возрастают вплоть до устаиовиишихся значений; соответствуюиюх области средних частот. Пусть теперь задана ступенька э. д. с. Е„при конечном сопротивлении Йг. Тогда в первый момент ток 1,' будет определяться суммой сопротивлений )гг+ + ге + г„а входные величины (как и в случае заданной ступеньки тока) будут равны нулю. По мере нарастания коэффициента 3 увеличивается ток 1„и часть В случае дрейфовых транзисторов повышенное значение С, компенси руется увеличением рабочего тока, т.
е. уменьшением г (см. й 4-12). В тех случаях, когда емкость С сушеспениа (т. е. постонннан времени ту сравнима с тэ) ее можно учесть путем изменения величины т„[см. примечания к (4-37) — (4-33)) о ответвляется в базовую пень каскада н а в от р е ч у исходному току 1' Соответствующее уменьшевне тока базы во время переходного процесса спо- а' собствует белее быстрому завершению процесса. Это равносильно уменьшению постоянной времени по сравнению со аначением та, которая характеризовала переходный пропесс при постоянном токе базы. Такой же вывод следует из общих свойств отрицательной обратной связи, которая имеет место при Ег ~ «о (см.
раздел «Внутренняя обратная связь> в $7-2). Рассмотрим влияние цепочки Се, г„". рл В первый момент после поступления ступеньки Е, когда р= О, параметры С" н г«о гк равны соответственно С и г, т. е. гораздо к к* г Х« слабее шунтнруют генератор р)а, чем в установившемся режиме. Однако в вгот первый момент сопротивление ЙДЕа оказывается Е, присоединенным параллельно г, (через емкость С„) и, следовательно, на выходе имеет Э место небольшой начальный скачок напряжения за счет частичного неп ос редст- Рис. 7-9. Эквивалентная схема в е н н о г о прохождения сигнала. Поляр- каскада в области малых времен ность этого начального скачка та же, что и (высших частот). у сягиала Е„в отличие от последующих этап«е, когда полярность меняется на обратную, свойственную установившемуся режиму.
По мере возрастания Р емкость Ся увеличивается, а сопротивление г„" уменьшается. Значит, все большая доля тока р1, ответвляется в цепь Якю что ослабляет обратную связь и затягивает перекодный процесс. Теперь подтвердим все сказанное количественным анализом. Лля этого используем формулы, полученные в 5 7-2, заменив в них соответствукицие действительные величины операторными, импе- данс Л„* (з) заимствуем из формулы (4-496), а для коэффициента Р (з) примем выражение (4-80а). Подставляя этн значения в определение (7-20), после некоторых преобразований получаем изобра>кение эквивалентного коэффициента ()„(н) в следующем виде: (7-35) Эквивалентный коэффициент передачи (3 в правой части определяется формулой (7-20) для средних частот, а эквивалентная постоянная времени т, — соотношением то« = тр+ тк« (7-36) где тр уйтр: тк = (( — уй) та« м — Ф~ «««п.1««) '.
з Постоянную времени т„' полено представить в такой наглядной форме: т'„=С*(гг~')()1 ~)1„), где емкость С„" умножена на суммарное сопротивление всех ветвей„по которым Развепияется ток р)а. Очевидно, что величина г зависит от у„" линейно, меняясь от значения г„ при уз = ! до значения т прн т*= О. В зависимости от того, какая из постояй к « к ных времени (тр или тз) больше, зквивалентная настоянная времени либо уменьшаетсгь либо возрастает с увеличением суммарной нагрузки (г«Щ«, определяющей величину у'". Поскольку сопротивление гш а вместе с ним и т обратно пропорциональны тоху 1см, (4-24Ц, соотношение величин ър и г„не одйовначно для данного транзистора, а зависит от режима. Следовательно, от режима зависят как величина т , так и характер функции т,(т*„).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
