promel (967628), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Линия нагрузки описывается соотношение. )з ) и проводится та о каскада Точки пересечения линии нагрузки с вольт ам в „' арактеристиками транзистора определяют напряжения на злемент Р е ж н м ах и ток в последовительнои цепи нм запир ани я (режим отсечки) тр ано Р а осуществляется подачей на его вход напряжения поло- П ' '. полярности ((1„) О), указанной нарис. 3.3, а без скобок. тельной зап ' т"ием входного напряжения эмиттериый переход транзистора нрается (1 я (()оз) О) и его ток !з ==- О. Вместе с тем через резистор р* Яб протекает обратный (тепловой) ток коллекторного перехода Режиму закрытого состояния транзистора соответствует точка (рис.
З.З, б). Протекание через нагрузку теплового тока 1„с связано с тем," транзистор в закрытом состоянии не обеспечивает полного откл ' ния нагрузочного резистора )тк от источника питания. Малое зн ние 1км является одним из критериев выбора транзистора для кл ваго режима работы. Величину запирающего входного напряжения (у,„„„выбир из расчета того, чтобы при протекающем через резистор об тепло токе было обеспечено выполнение условия ( Напряжение (1бк для германиевых транзисторов состав ст 0,5 — 2 В.
Режим открытого с о с т о я н и я т р а н з и с т р а достигается изменением полярности входного напряжения ((1с ( О) и заданием соответствующего тока базы. Открытое состоя транзистора характеризует точка М, на линии нагрузки. Определим необходимые условия для создания открытого сос ния транзистора. С этой целью предположим, что при (l„(0 базы 1б увеличивается постепенно.
Увеличению тока оазы будетсоответствовать увеличение тока к. лектора и перемещение рабочей точки из положения М, вверх по нии нагрузки. Напряжение (1„, транзистора при этом постепен уменьшается. До некоторого граничного значения тока базы (1б т„) сохраня известная пропорциональная зависимость между 1, и 1б: 1к = йст1б + () + 1ст) 1кс 1ст1б ~ (3 где ()т — статический (усредненный) коэффициен, п е р е д а ч и т о к а транзистора в схеме ОЭ (а не дифференциал, ный коэффициент р, действительный для малого входного сигнал Точка М, при токе базы 1б„р характеризует кполное» открыт транзистора, Через транзистор и резистор Ек протекает ток 1к (Ек д11кс.сткк)1Ртт (3, где Л(1„кк,р — падение напРЯжениЯ (о с т а т о ч н о е н а п Р Я.
ж е н и е ) на транзисторе в открытом состоянии. Остаточное напряжение Ь(1к, „„р, являющееся существенным п раметром транзистора в импульсном режиме работы, должно бы ' минимальным. В зависимости от типа прибора напряжение Ь(1«к. лежит в пределах 0,05 — ( В. Ввиду относительно малого остаточнопв напРЯжениЯ по сРавнению с Е„Расчет тока 1к откРытого тРанзистоР проводится по формуле 1„=- ЕкЯ„.
(3,4 С учетом формулы (3.2) находят г р а н и ч н о е з н а ч е н " 180 „а б а з ы 1б.гр открытого транзистора, при котором наблюдатока тся и пропорциональная зависимость тока коллектора от тока базы: 1б.гр 1н1гот Еп1(1»ст "и) . (3.
5) таким образом, точка Мо на рис. 3.3, б представляет собой точку перес есечения линии нагрузки с начальным участком коллекторной хара рактеристик14 транзистора при 1бгн 1б.гр При дальнейшем увеличении тока иб „(1 ~ 1б „р) остаточное напряжение Д(1к откр остастса по пи иеизмеи- а1 „ым, так как все коллекторные хан г бував актеристики транзистора при 1б ж 11 -и ~ 1, „, практически проходят через точку М, на рис.
3.3, б. Режим работы открытого транзистора при 1 ) называют н а с ы щ е и н ы м, а отношение з = 1б17б „р — к о э ффициентом насыщения 1л транзистора. Режим насыщения широко используют для обеспечения открытого ик/ состояния транзистора. Его открытое состояние при этом становится более б) устойчивым к воздействию помех во входной цепи, а положение точки М, не зависит от изменения коэффициента передачи тока )у„ транзистора, в частности, с понижением температуры. В режиме насыщения ток базы транзистоРа 1б = з —" ги (3. 6) Зст -к где коэффициент з для надежного насыщения транзистора в требуемом температурном диапазоне может составлять 1,5 — 3, Найденный ток базы обе 1 обеспечивается параметрами входной ой цепи ключевой схемы: и) и алл д г1 Рис. Зжй Лиаграммы напряжений и токов ключевой схемы: о — аколнон импульс ггапр»жеан»; б— ток базы; в — ток коллектор, л — напри»кение иа кола»актере 1б ((' нх (' бе)Иб .
(3. 7) Расом чин на е осмотрим процессы, протекающие в ключевой схеме при нализ ее входе управляющего импульса напряжения (рис. 3А, а), то необх ных сигнал бходимо для выяснения свойств схемы при передаче импульсгналов. Примем входной импульс напряжения идеальной пряльнои формы (длительности переднего и заднего фронтов импульса равны нулю). На инте "тервале 1„— 1„когда входной импульс напряжения отсут- 181 ствует, транзистор заперт напряжением 1/„т„„положительной лярности. Токи /с„!п определяются тепловым током транзистора' (рис, 3.4, б, в). Йапряжение на транзисторе 1/„, = — (ń— 1„„: (рис.
ЗА, г). С момента времени 1, (рис. ЗА, а) процессы в схеме обусловл ются отпиранием транзистора входным импульсом напряжения рицательной полярности !/и, т „. Это сопровождается измене ' тока 1„и напряжения и„, транзистора (рис. ЗА, в, г). Как види ДИаГРаММ, ХаРаКтЕР ИЗМЕНЕНИЯ 1п И ип, ПРИ ОтПИРаНИИ тРаНЗИС отличается от вызвавшего нх скачкообразного изменения входи напряжения.
Отличие обусловлено инерционностью транзистор проявляется в постепенных нарастании тока 1„и уменьшении нап жения и„,. В первом приближении можно принять, что измене еп(1) и и„,(1) происходят по экспоненте. Тогда инерционность трап' стара может быть учтена эквивалентной постоянной времени т„ = ХЕ+ тп (2.78) В ПрЕдПОЛОжЕНИИ тп = С„„, /1п, ГдЕ Сп1„— И Н т Е ральная (для большого сигнала) емкость коллекто' н о г о п е р е х о д а транзистора в схеме ОЭ.
Если принять, что ток базы в интервале отпирания имеет пря, уГОЛЬиуЮ фарыу С аМПЛИтудпй /б.отп (/вт.отп//Сб) 1б.тр (РИС 3 4 то вызванный им ток 1„(1) будет изменяться по закону (3 Коллекторный ток возрастает по экспоиенциальному вако стреляясь к 1тпт/б.ьтп ) Еп//1п (см. Рнс. 3.4, в).
Одн~~о, д~с~~~~ув п дельного значения 1„ж Е„Я„ток 1„в дальнейшем не изменяетс формирование фронта импульса 1„заканчивается, Положив в формуле (3.8) 1„= /п, находим д л и т е л ь н о с ' ф р о н т а нарастания коллекторного тока транзистора: / б.ьтп (3.' — /п/~ты б отп С учетом того, что 1пф„„. = 1б „, а 1б п„д/б „, == з, имеем /,ь =- -., )и— (3.), я — 1 Из соотношения (3.!О), следует, что длительность фронта импул са сокращается с увеличением коэс/офис(пента насыщения транзистора Это объясняется тем, что большему коэффициенту з соответству ., больший отпираюший базовый ток, вследствие чего ток коллектор, достигает установившегося значения за меньший интервал времени, Так, например, при т„= 5 мкс н з = 3 получаем 1Ф == 2,03 мкс.
При э = ! (транзистор при отпирании работает в активном режиме) соотношение (3.!О) не может быть использовано для определения 1эе В этом случае уместно говорить об активной длительности фронта,'. опредезяеыой относительно уровней 0,1 и 0,9 установившегося зна. 0,9 чсния коллекторного тока (3.8): /э = т„!п ' = — 2,2т,. 0,1 (к (~) Нот (~б.отп + (б.обр) Е Ггп~б.оор' (3.! 1) где тз — эквивалентная постоянная времени, примерно равная времени жизни неосновных носителей заряда в базе в режиме насыщения, но меньшая постоянной времени тз (2.79), действнтельнон для активного режима (х, тз(2). Выражение (3 11) является уравнением экспоненциальной крн показанной в интервале !а — )а пунктиром (рис, 3.4, в). Положив в выражении (3.!1) гк = г'кж Е я = Р 7б р, нахо- б.отп б.обр ! +г р т с т б.гр ' б.обр П и Р (уа.,=О ток у,р — — О и (р — — т )пз.
(3.12) (3. 13) !88 )( рактер „изменения и„,(!) при отпирании транзистора (рис. 3.4, г) чиияетс ется завигнмости ика(!) = Вк+ гк(Ик под, „т времени ~а действие входного отпирающего импульса В момен ния заканчивается. К базе транзистора прикладывается зацее напряжение (гат,ааа (рис, 3.4, и). пираюш С ри ожением запираго!пего напряжения ток коллектора н напря- С прил в течение некоторого интервала времени остаются неизжение пка ги, а транзистор по-прежнему открыт.
Создается з а д е р ж к а пирании транзистора. ~то объясняется тем, что к моменту времени нзистор находится в Режиме насыщения и при наличии запираю- в запира с транз щего с ' го сигнала ток коллектора поддерживается уходящими из базы в коллект ор избыточными носителями заряда (дырками) Тотько после „а (р а с с а с ы в а н и я ) избыточных носителей и перехода анзистора в активный Режим ток коллектора начинает уменьшаться, а Напряжение на коллекторе — возрастать (рис. 3.4, в, г). Помимо ухода избьпочных носителей заРЯда по цепи коллеьгоРа их Рассасывание осуществляется и по цепи базы за счет протекания обратного шка )б „р, вызванного загшРающим напРЯжением.
ОбРатный (инвеРсный) ток базы пРи этом ограничивается сопротивлением Кб входной и., „„г')! . Время, в течение которого происходит рассасывание избыточного зарада в базе, называетсЯ вРеменем Рассасываниа ~р (рис, 3,4, в). Это время пропорционалыю коэффициенту насыщения з. Следующии затем интервал спадания тока г„определяет в р ем я заднего фронта (среза) г', коллекторного тока. Прн определении !р и !, необходимо решать уравнение, описывающее изменение заряда в базе.
Ввиду пропорциональности заряда в базе току коллектора (базы) процесс, протекающий в транзисторе после момента времени !а, выражается через токи транзистора в следующем виде: После выхода транзистора из насыщения ток (я(1) уменьшается значения (б, также стремясь к — ()„гб,бр (рис. 3.4, в), т (б(') ((к + 3~~1б. б ) е гм(б.~бы Положив в формуле (3.141 (б = О, получаем л- гб г,=т. 1п (3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
