Изъюрова Г.И. Расчёт электронных схем. Примеры и задачи (1987) (1142057), страница 31
Текст из файла (страница 31)
8.1,а) от значения -Е„з до значения + Е„. Ол1вевп1 1) га — — 61п ~1619(161~ — 16„(1)~ = т(пЯ/(5 — 1), где т = та+ + С«ей«(Н + 1) 1бн 1«н/( 1Я (Е«1 ~бв)/( г+ 16)» ~ 161/1бн» (161 + 162) 1» 2) Г „= тб1п, где тб ж 0,5тб, 16з ян (Егз — Уб„)/(Е„+гб); «н+ ян 3) г т 1п (16« + 1~)/1~ 8.3. Используя метод заряда, получить выражения для определения времен фронта, среза и рассасывания носителей в базе при переключении транзисторного ключа (рис. 8.1,а) импульсом базового тока Передний фронт импульса базового тока нарастает по экспоненциальному закону 16(г)=1и(1 — е ), а задний спадает по закону 16(г)е и (а, Ь вЂ” некоторые величины, обратные постоянным времени). Решение Для отрезка времени ге-— гз — 11 е "— ате "' н 1,()-1.,8 1---:— 1 — ат Полагая г«1/а, с«т, разложим функции е " и е Г/т в степенные ряды и возьмем первые три члена. '1'огда после несложных преобразований получим агз 1«161и 2т В момент времени г= гз агб 1 =16Я вЂ”, гт' откуда ДЛЯ ОтРЕЗКа ВРЕМЕНИ тг,,= ~е- зз Ц(г) = (е и — Ьтае 'да):.
1м та 1-Ь-„ Упростим выражение (8.4) при условии г << 1/Ь, з ((те, разлагая функции е н и е ~да в рядьз и ограничиваясь учетом первых трех членов каждого ряда: (2(Ф) = 1е,та~1 — ЬЗ /(2таД, (8А) В момент выхода транзистора нз режима насьпдения г=зе имеем (2 (14) 16 те 'Тогда 1 =1. ~1-Ы Л2М- Следовательно, 1Р„, = — (1 — 1/о). 2та Для отрезка времени Г, = гз — гз получим 1мт (2(й)= " (е и — Ьте "'), 1+ Ьт или приближенно Щз) = 1„,т(1 — ьзз1(2т)). При зтом заряд в базе уменьшается до нуля. Следояательно, г, = у%у.
8.4. Определить длительности фронта, среза и рассасывания при переключении транзисторного ключа, нагруженного на ЕС-цепь (рис. 8.2), прямоугольным импульсом напряжения, изменяющимся от значения Е = — 2 В до Е„, = 1 В. Внутреннее сопротивление генератора входного сигнала К„=1 кОм. Исходные данные для расчета: Е„= 10 В„К„= Е, 1 кОм, С„ 100 пФ, тип транзистора МП41. Рдшение Имеем ге —— т'1и 1б! 1ш бби ги т)п 1+ Руба,~ Где 1ы ш Е„ПЯ, + гб) уш = Е~ /(Кг+ гб)1 т' = та+ [Си(1+ ()) + + С,,1(Я„! Еи).
Подставляя исходные данные в вышеприведенные формулы, получим ге ш 80 нс, г, ш 60 нс. Время рассасывания неосновных носителей (уб! + 1!и) !! =т 1п ш84 ис. Г„,+1 11 ли!и Рис. 8.8 Рис. 8.2 8.5. Рассчитать параметры ключа с ускоряющим кошгенсатором (рис. 8.3), выполненного на транзисторе типа КТ312, и определить его быстродействие при подаче на вход прямоугольного импульса напряжения. Нижний уровень входного сигнала Е~ 4 Ц, верхний уровень Еы = + 2 В, сопротивление генератора Е„=1 кОм. Степень насыщения транзистора Я ие должна превышать значения 4.
Принять (1 и = 80. Решение Исходя из максимально допустимых коллекторных напряжения и тока выбираем Е„= 10 В и 1„„= 2 мА. Тогда Ек якЕк/2,= 5 кОм. Определим ток Хш, обеспечивающий заданную степень насыщения транзистора: Ели, уб! = — "" =0,1 А. Тогда сопротивление резистора в цепи базы К определится из выражения Кб =(Е„/1б!) — (К, + ге) = 3,2 кОм, где гб — омическое сопротивление базы. Для маломощных транзисторов ге=80 —:150 Ом. Запирающий ток базы после подачи напряжения Е„ 1бг — — Е,г/(К„+ Гб). Найдем величину емкости ускоряющего конденсатора из формулы С = тб/Кб. Длительность фронта при подаче скачка напряжения Е„ тф та (п 1ы (0) яб 0,14 мкс, 1б! (О) 1нн/Р где 1ы(0) = Еа!/(К„+ ге) — минимальный ток базы в момент подачи напряжения Е„. Предполагаем, что 1ы(0) мало изменится за время формирования фронта: т,=С~Кб8(К„+гб)~ яб0,2 мкс.
Так как при подаче напряжения Е,! = — 1 В амплитуда запирающего базового тока в первоначальный момент возрастает, то процессы рассасывания и формирования длительности среза т, будут также протекать с постоянной времени т„ т. е. Я Р (1б! + 1бг) 1,н + !бг(О) 1ы(0) где 1бг (0) = Е„г/(К„+ гб) — максимальный запирающий ток базы. 8.6. Определить сопротивления резисторов Кт, Кг, К„транзисторного ключа, изображенного на рис. 8.4. Исходные данные: тип транзистора МП41А, напряжение питания Е„= = 10 В, амплитуда входного и выходного сигналов соответственно (/ = 3 В, (т„н > 8 В, сопротивление резистора нагрузки К„= 3 кОм, степень насыщения транзистора Я = 3, температура окружающей среды т = 20 —: 60'С. Сопротивлением источника входного сигнала К„можно пренебречтн Решение 1.
Напряжение смещения обеспечивает закрытое состояние транзистора при отсутствии входного сигнала: Пб = Е~ — — 1 — < О, К! К!К! (8.Э Кт+Кг К!+ Кг .де 1кщ „— значение обратного тока гранзистора при максимальной температуре. Для транзистора типа МП41А при температуре 60 С имеем 'квса —— 250 мкд. Из выражения (85) следует, что 1Ес Фз Рукин .
(8.б) Напряжение смещения выбираем Рпг. 8.4 сз условия ~Е ~=(0,1+0,3)Е,. Поюжив Е„„= 0,2Еа из условия (8.6) определим сопротивжние резистора Ез: ~ Е„, ! 0„2Е„ Кзж = " " =8 кОм. 1КБОпах 1КБОпах Принимаем Кз =4 кОм. 2. Для закрытого транзисторного ключа можно записать равнение Е. — (1. = (1кБО+ 1.) К (8.7) де 1п=- (У /Яп; Из (8.7) определяем величину резистора К„, учитывая, что стя обеспечения минимального уровня выходного напряжения ~еобходимо брать максимальное значение обратного тока транзистора! као 1КБОпаа + ((7аиаа/Ен) 3.
Для обеспечения заданной степени насыщения транзистора необходим ток базы: 5Е„ 1Б= " =1,5 мА, (8.8) йм.й. С другой стороны, полагая, что напряжение на переходах хгкрытого транзистора (7Б,=0,7 В, имеем (Ухх — (/Б, Е, — (1Б, 16 (8.9) Е, Ез Полставляя (8.8) в (8.9) и выражая из полученного уравнения араметр Кп будем имеп Ех/(( х)+(Еса ( Бх)/Ез и,„, пхп пв«г Рис.
8.5 Решение 8.7. Определить амплитуду прямоугольного импульса Умв необходимую для отпирания ключа и насыщения транзистора со степенью Я = 4, если одновременно с 1«", «действует импульс ~У«п с амплитудой, равной 1 В (рис. З.Я. Исходные данные: Е„= 6 В„ Я„=2кОм,Е, = — 1В,Ег ~йх =1 кОм, Е =0,5 кОм, 0;,=27. Определяем базовый ток, необходимый для насыщения транзистора со степенью 5 = 4: Е„Я 1е =0,45 мА. Е„(1 . По входной характеристике транзистора Ее = Х((7е«) опРеделнм падение напряжения на открытом переходе змигтер — база, соответствующее току 1е =0,45 мА, Ум = 0,6 В. На основании закона Кирхгофа 1 Е 1 ('«о 1'е«(«эа («еэ Е«м+ («еэ +(х-1 Е + г 2 откуда Е .«+ (1е«(7««~ — ~~ъ '| (1„о — — 1е + — ~йх+ У~.,= 3,75 В.
Е Е, 8.8. Можно ли использовать транзистор типа ГТЗОЗА в схеме транзисторного ключа (рис. 8.1«а) с параметрами Е,= =630 Ом, Е„= — 28 В? 0«яее«я: нельзя. 8.9. На входе схемы (рис. 8.1,а) действует периодическая последовательность прямоугольных положительных импульсов напряжения с амплитудой Еп = 3 В.
Выйдет лн из строя транзистор типа КТ306А в схеме рис. 8.1, а, если случайно замкнуть накоротко резистор Е,? Параметры схемы Е„=5 В„Е,= = 1 кОм. Падение напряжения на открытых переходах транзистора Пе, = Уе„= 0,8 В. Температура окружающей среды 20'С. Овмсчл: т;ранзистор останется работоспособным. 8.10. На вход схемы рис. 8.1,а поступает последовательность прямоугольных импульсов, максимальные и минимальные значения которых равны Е„= 2 В, Ео = -1 В.
Определить амплитуду выходных импульсов в двух случаях: а) Я„=10 кОм, б) Е,=100 кОм. Остальные параметры схемы: Е„= 8 В, Е„= 2 кОм. Тип транзистора КТ312Б. Падение напряжения на открытых переходах транзистора (г,, ж Уе„= 0,6 В, на насыщенном транзисторе (7 = 0,2 В. Температура окружающей среды 20'С. Ответ: а) -7,7 В, б) 1,3 В. 8.11. Как изменится амплитуда выходного напряжения в схеме транзисторного ключа (см. Рис. 8.1,а) цри повьппении температуры окружающей среды? Принять У = сопзб Ответ: уменьшится.
8.12. Какая мощность расходуется в транзисторном ключе (см. Рис. 8.2): а) в открытом; б) в закрытом состояниях? Параметры ключа: Е„= 5 В, Е„= 1,2 кОм, (7„, = 0,2 В, 1„м —— 10 мкА. Ответ: а) 20 мВт, б) 50 мкВт. 8.13. Выйдет ли из строя транзистор типа КТ316В в схеме транзисторного ключа (см рис. 8.1,а), если параллельно резистору й, = 1 кОм подключить нагрузочный резистор Е„= = 560 Ом? Остальные параметры схемы: Е,=18 В, амплитуда отпирающего тока базы 1м — — ! мА, Ответ: транзистор выйдет из строя. 8.14. Резистор йе = 2 кОм в базовой цепи транзистора (см.
рис. 8.3) зашунтировали конденсатором С. Во сколько раз изменится при этом амплитуда базового тока при действии на входе схемы однополярного положительного прямоугольного импульса Е„= 2 В? Сопротивление генератора Е, = 1 кОм, падение напряжения (7е- — 0,8 В. Входная емкость транзистора мала по сравнению с емкостью конденсатора С. Отвели амплитуда базового тока увеличится в три раза.
5 8 2 МДП-ТРАНЗИСТОРНЫЕ КЛЮЧИ Известны три разновидности МДП-транзисторных ключей: с резистивной нагрузкой, с динамической (транзисторной) нагрузкой и комплементарные (на транзисторах с каналами противоположного типа проводимости). В данном разделе рассмотрен только первый тип ключей. Два других типа ключей используются главным образом в составе интегральных схем н будут рассмотрены в 1 9.2. Схема МДП-транзисторного ключа с резистивной нагрузкой показана на рис. 8.6.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
