Изъюров Г.И. - Расчет электронных схем (1266568), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Тогда после несложных преобразований получим с2 1„=1,Р—. 2т В момент времени с = с 2 ас8 А,и =1б1() —, 2т ' откуда Решение Имеем илн 1! 2т 24= !( — -. )( 8' Для отрезка времени 2„„= !о — бз Д(!) = — (е "' — Ьтбе "'Р). 16! тР ! — Ьт Упростим выражение (8.4) прн условии г « 1/ь, г <с тб, разлагая Функции е "' н е бчР в ряды и ограничиваясь учетом первых трех членов каждого ряла: (2(г) = 1„тб(! - Ь и/(гтб)1 (8.4) В момент выхода транзистора из режима насыщения 2=2б имеем а(! ) =1б '!Р. То~да 1бн 1б1 Ь! Ьбрис/(2тР)2 Следовательно, ! = — (1 — !/Б). 2тб Для отрезка времени г, = гб — гб получим 1бнт (З(!)= бн (е "-Ьте '~'), 1+ Ьт илн приближенно Я(Г) = 1бнт(1 — ЬГ /(22)).
При атом заряд в базе уменьшается до нуля. Следовательно, г, = '!(2т/Ь. 8.4. Опрелслпть длительности фронш, среза н рассасывания при переключении транзисторного ключа, нагруженного на !(С-цепь (рнс. 8.2), прямоугольным импульсам напряжения, изменяющимся от значения Е,2 = — 2 В ла Е„, = 1 В. Внутрег2нее сопротивление генератора входного сигнала Я, = 1 кОм. Исходные данные для расчета: Е,=10 В, 1!н=Я„= ! кОм, Си= = !00 пФ, тнп транзистора МП41.
1-, гб = т'!и — —— б 1би 1он 1„„~ 2, =т!и 1+ — "—" ()1б2 глс 1,, е„((н,+гб), Хб2=Е2,!й +, !. т т +(с (!+н)+ + С,)(й„!~ Е„). Подставляя исхолные данные в вышеприведенные формулы, получим гб 80 нс, г, 60 нс. Время рассасывания неосновных нсч.итечей (1б -1б»Р ,, = тб!и — "- — '-- 84 нс, 'и + 162(' Ег 8.5.
Рассчитать параметры ключа с ускорягошнм конденсатором (рнс. 8.3), выполненного на транзисторе типа КТЗ!2, н определить его быстродействие прп подаче на вход прямоугольного импульса напряженая. Нижний уровень входного сигнала Е,2 = ! В, верхний уровень Е„ = + 2 В, сопротивление 2енератора й, = 1 кОм. Степень насьппепия транзистора 5 не должна преьышать значения 4. Принять ()„= 80. Решение Исходя нз максимально допустимых коллекторпых напряжения и тока выбираем Е„= 10 В и 1 = 2 мА. То2па Я, -Е„(1 =5 кОм. Определим зок 1и,.
обеспечивающий заданную степень насыщения транзистора: 81,„ 1б2 = — =0,1 мА. Р,и С = тб/нб Длительность фронта прн подаче скачла напряжения Е„ гф гс !и 1м (0) 0 !4 мкс, 1,(0) — 1 /(3 где /м(0)= Е„ь/(Л, +гб) — минимальный ток базы в момент подачи напряжения Е„н Предполагаем, что 1го(0) мало изменится за время формирования фронта: Гс — — СРО Н(як+ ГОД се 0,2 МКС. Таь как при подаче напряжения Е„= — 1 В амплитуда запирающего базового тока в первоначальный момент возрастает, то процессы рассасывания и формирования длительности среза г, будут также протекать с постоянной времени т„ т. е.
а г =т,!и 1— (3(1бь + 1бп/ г,=т,1п 1б„ + 1бз(О) 1„(О) гле 1м(О) = Есз/Яс + гб) — максимальный запирающий ток базы. 8.6. Определить сопротивления резисторов Ео Е„)(„транзисторного ключа, изображенного на рис. 8.4. Исходные данные: тип транзистора МП41А, напряжение питания Екав = 10 В, амплитуда входного и выходного сигналов соответственно !1,к ан 3 В, ~У, ~ 8 В, сопротивление резистора нагрузки Рн = 3 кОм, степень насьпценпя транзистора Ю = 3, температура окружающей среды г = 20 —: 60'С. Сопротивлением источника входного сигнала й, можно пренебречь. Решение 1.
Напряжение смещения обеспечивает закрытое состояние транзистора при отсутствии входного сигнала: Е,йз и =Š— 1- — О, сн Е +1( к ньвк 1! +Е (8.5) Тогда сопротивление резистора в цепи базы Е определится из выражения Еб =(Е„/1ы) — ()1, + гб) = 3,2 кОм, где гб — омическое сопротивление базы.. Для маломошных транзисторов гг —— 80 —: !50 Ом.
Запирающий ток базы после подачи напряжения Е„ 1ы = Еы /(гг, + гб). Найдем величину емкости ускоряюшего конденсатора из формулы где 1кы — значение обратного тока транзисгора при максимальной температуре. Для транзистора типа МП41А при температуре 60 'С имеем 1кбо „вЂ” — 250 мкА. Йз выражения (8.5) следует, что ( Е . Фв ~ 1кбо ° (8,6) Напряжение смещения выбираем из условия ( Е ( = (0,1 —:0,3) Ек.
Положив Е = 0,2Е„из условия (8.6) определим сопротивление резистора Ев: (Е ! 0,2Ек Ев ~ — "'— = " =8 кОм. 1 Кбокнк 1КБОьввк Принимаем Яв =4 кОм. 2. Для закрытого транзисторного ключа можно записать уравнение Ек (/внк (1кбо + 1н) ~~к (8.7) где 1к= (7, /йк, Из (8.7) определяем величину резистора Лк, учитывая, что для обеспечения минимального уровня выходного напряжения необходимо брать максимальное значение обратного тока транзистора/кбо ЯЕ„ 1бсв — =1,5 мА. (! вй. С другой стороны, полагая, что напряжение на переходах открытого транзистора Нб,—— 0,7 В, имеем (/к„— (/г Š— (/бв б (8.9) Я Е П олставляя (8.8) в (8.9) и выражая из полученного уравнения параметр и„ будем иметь (8.8) Е У вЂ” (У вЂ” 2,8 кОм, в 1КБОивк + (('вьиьвьн/)ьн) 3.
Для обеспечения заданной степеяи насыщения транзистора необходим ток базы: св 8.7. Определить амплитуду прямоугольного импульса (?,„ь необходимую для отпирания ключа и насьпцения транзистора со степенью 8 = 4, если одновременно с У,„, действует импульс У,„> с амплитудой, равной 1 В (рис. 8.5).
Исходные данные: Е„= 6 В, Л„=2кОм,Е,„= — 1В,Я, =К»= =1 кОм, К,=0,5 кОм, ~ и=27. >>Ьь>с Ряс. ау Решение Определяем базовый ток, необходимый для насьпцения транзистора со степенью 6=4; Е„б Уб св — "=0,45 мА. К»Рпап По вхо>щой хараьперистике транзистора 1б = Х(Фб) сн'Релелим падение напряжения на открытом переходе змиттер — база, соответствующее току 1б = 0,45 мА, Уг = 0,6 В. На основании закона Кнрхгос)>а ~с»! 1'б» ~с»2 1'б» Есм+ Бб» 1б 1>+ух (см + Л Кз Лсм откуда О м О =1 '+ "— '"' " К 1> =375В. К Л, 8.8. Можно ли использовать транзистор типа ГТ308А в схеме транзисторного ключа (рис. 8.1, а) с параметрами К„= = 630 Ом, Е„= — 28 В? Отве>я: нельзя.
8.9. На входе схемы (рис. 8Л, а) действует периодическая последовательность прямоугольных положительных импульсов напряжения с амплитудой Е„= 3 В. Выйдет ли из строя транзистор титы КТ306А в схеме рис. 8.1,а, если случайно замкнуть накоротко резистор К„? Параметры схемы Е„=5 В, Л„= = 1 кОм. Падение напряжения на открытых переходах трачзистора Уб, — - Уб„— — 0,8 В. Температура окружающей среды 20'С. Ответ: 'яранзистор останется работоспособным. 8.10. На вход схемы рис. 8.1,а поступает последовательность прямоугольных импульсов, максимальные и минимальные значения которых равны Е„= 2 В, Е,> = — 1 В.
Определить амплитуду выходных импульсов в двух случаях: а) К, = 10 кОм, б) К, = 100 кОм. Остальные параметры схемы: Е„= 8 В, К„=2 кОм. Тип транзистора КТ312Б. Падение напряжения на огкрьпых переходах транзистора Уб, - Об„— — 0,6 В, на насыщенном транзисторе Ом, = 0,2 В. Температура окружаюц>ей среды 20»С.
Ов>вет: а) 7,7 В, б) 1,3 В. 8.П. Как изменится амплитуда выходного напряжения в схеме транзисторного ключа (см. рис. 8.1.а) прц повышении температуры окружающей срезы? Принять Г„с сс совЫ. О>ивет: умсньшвтся. 8Л2. Какая мощность расходуется в транзисторном ключе (см. рис.
8.2): а) в открытом; б) в закрытом состояниях? Параметры ключа: Е„= 5 В, К„= 1,2 кОм, (У„с = 0,2 В, 1„бе —— = 10 мкА. Оа>вен>: а) 20 мВт, б) 50 мкВт. 8ЛЗ. Выйдет ли нз строя транзистор типа КТ316В в схеме транзисторного ключа (см. рис. 8.1,п), если параллельно резистору К„= 1 кОм подключить наг рузочный резистор К„= = 560 Ом? Остальные параметры схемы: Е„= 18 В, амплитуда отпнрающего тока базы 1б, = 1 мА.
Олтан: транзистор выйлет пз строя. 8.14. Резистор Лб = 2 кОм в базовой цени транзистора (см. рис. 8.3) зашунтировали конденсатором С. Во сколько раз изменится при этом амплитуда базового тока прн действии на входе схемы однополярного положительного прямоугольного импульса Е„= 2 В? Сопротивление генератора Л, = 1 кОм, падение напряжения Уб = 0,8 В. Входная емкость транзистора мала по сравнению с емкостью конденсатора С.
Ответ: амплитуда базового тока увеличится в три раза. 5 8.2. МДП-ТРАН3ИСТОРНЫЕ КЛЮЧИ Известны три разновидности МДП-транзисторных ключей: с резнстивной нагрузкой, с динамической (транзисторной) нагрузкой и комплементарные (па транзисторах с каналами противоположного типа проводимости). В данном разладе рассмотрен только первый тип ключей. Два дру>их типа ключей используются главным образом в составе интегральных схем и будут рассмотрены в З 9.2. Схема МДП-транзисторного ключа с резпстнвной нагрузкой показана на рнс. 8.6. Для запирания ключа на затвор подают напряжение Е,,„с Н>, где ~Уб — порогов> е напряжение; для отпирания следует подать напряжение Е, „, > Уб (обычно в логических схемах Е» „, = О, Е,, = Е,).
Выхолные вольт-амперные характеристики ключа приведены на рнс. 8.7. Слева от штриховой линни Н =У,„— О„расположена крутая область 1с 11 1кн 1 вн-,—,. тгн -$-Гни 1 1 Л $ га тссн ~ л+ ( гкн т ггк Рис Ю.б Рис их 1с Ь ((~вк 1'О) Пск ('ск г (8.10) (8.15) В пологой области ток стока (8.11) (8 16) где 1с(0) = (Ев.вкк 1 с) 2 1 =(Е,-и )1й.кьЕ.1д,, (8.12) ПРИМЕРЫ И ЗЛДА11И (1 = 1,„гк —— Е,Ь(Š— (1 ) (8.14) 210 211 характеристик, справа располагается пологая область (здесь У,„ — напряжение между стоком и истоком, У,„ — напряжение между затвором и истоком) В крутой области ток стока опре- деляется выражением Ь 1, = †((1,„ — Уи)з.
вн Здесь Ь = рСе — — удельная крутизна, где р — подвижность Е носителей заряда в канале, Си — удельная емкосп подзатворного диэлектрика, вк — ширина канала, Š— длина канала. В выключенном состоянии (точка А на рис. 8.7) ключ характеризуется остаточным током 1 „во включенном состоянии (точка В) — остаточным напряжением ~У В выключенном состоянии типичная величина 1, составляет 10 — 10 'и А.
Во включенном состоянии ключа ток стока насыщения 1 определяется внешними элементами схемы: ! При малых (У пренебрежем вторым членом — (;и в фор- 2 лзуле (8.10). Дифференцируя это выражение, находим 1 1 к((сИ(1,. Ь(~вн — Пс) Полагая У,„=Е, „, находим Быстродействие МДП-транзисторнъж ключей обусловлено главным образом временем перезаряда паразитных емкостей. Паразптные емкости МДП-транзисторного ключа показаны на рнс. 8.8, где схема ключа на транзисторе Т„нагруженного на аналогичный ключ Т„заменена эквивалентной схемой с одной суммарной емкостью: С „=С +С„+Ск„+С,„+С„Ес.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
