Файл: Гольденберг Л.М. Импульсные и цифровые устройства учебник.pdf

Естественно, что можно сначала вычислить из ф-лы (2.36) ве­ личину Rou а затем найти Іоі-

A. Находим ток нагрузки в схеме И.

Ток, нагружающий схемы Иь будет максимален при условии,

В этом случае ток через диод Дц равен сумме токов через ре­

81

/0 — 1 мА входной ток / 21 равен 8,5 мА. При увеличении числа сту­

схем; в этом смысле использование переключательных схем на транзисторах или других активных элементах предпочтительнее. Впрочем, как правило, и диодные схемы обычно применяются в совокупности с транзисторными усилителями.

‘) Заметим, что в рассматриваемом случае емкости Соі и С02 оказываются

если £ 02 > 0, £ 0і < 0, то необходимо, чтобы R01 > £ 02.

82

2.2.4. ДИОДНО-ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ КЛЮЧИ

Наряду с рассмотренными выше диодно-резисторными ключами в импульсных устройствах широко применяются диодно-трансфор­ маторные ключи. Используемые в схемах диодно-трансформатор­ ных ключей импульсные трансформаторы позволяют получить тре­ буемые полярность и амплитуду выходных импульсов. Рассмотрим некоторые схемы таких ключей.

Импульсно-потенциальная схема диодно-трансформаторного вентиля приведена на рис. 2.12а; на вход А поступают импульсы e{t), а на вход В — управляющее напряжение uY(t). При иу — Е° импульсы е(і) отпирают диод Д и на выходе С создается импульс требуемой полярности. При иу(і) = Е 1_и действии импульсов e(t) диод Д не отпирается, ток в первичной обмотке отсутствует и на выходе импульс не создается. На рис. 2.126 приведен вариант вен­ тиля (схемы И), в котором импульс на выходе создается только при совпадении во времени импульсов е{ (і) и e2 (t) (величина Е0 выбрана равной амплитуде входных импульсов). Диодно-транс­ форматорная схема, реализующая функцию ИЛИ, приведена на рис. 2.12s; если хотя бы на один вход (А или В) подан импульс, то на выходе С появится импульс требуемой полярности.

Расчет диодно-трансформаторных ключей сводится к выбору диодов и расчету трансформаторов; выбор диодов производится так же, как и для диодно-резисторных ключей; расчет импульсного трансформатора приведен в разд. 1.7.

2.3. НАСЫЩЕННЫЕ ТРАНЗИСТОРНЫЕ КЛЮЧИ, КЛЮЧИ НА ЭЛЕКТРОННЫХ ЛАМПАХ

2.3.1.НАСЫЩЕННЫЕ ТРАНЗИСТОРНЫЕ КЛЮЧИ

СОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ. СТАТИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ

Схема

Рассмотрим транзисторные ключевые схемы на биполярных транзисторах (диффузионных и дрейфовых) типов р-п-р и п-р-п. Будем в основном рассматривать схемы на дискретных транзисто­ рах типа р-п-р (переход к схемам на транзисторах типа п-р-п сво­ дится лишь к изменениям на обратные полярностей включения источников питания; в тех случаях, когда такой переход связан с какими-либо другими схемными или расчетными изменениями, они особо оговариваются). В интегральных схемах (ИС) применяются, как правило, транзисторы типа п-р-п.

В импульсных устройствах используются все основные схемы включения транзистора — ОЭ («общий эмиттер»), ОБ («общая база»), ОК («общий коллектор»), схема «звезда» (схема вклю­ чения, когда ни один из выводов электродов транзистора не

83

заземлен, т. е. не является общей точкой) п инверсная схема вклю­ чения, в которой меняются функциями эмиттер и коллектор тран­ зистора. Однако наибольшее применение получили транзисторные ключи ОЭ, и поэтому они рассматриваются ниже наиболее подроб­ но; особенности же ключей других типов — ОБ, ОК, «звезда» — будут отмечены в той мере, в какой это необходимо для понима­ ния принципов работы некоторых импульсных устройств.

Рис. 2.13

Принципиальные схемы ключа ОЭ на транзисторах типов р-п-р и п-р-п показаны на рис. 2.1а, б; там же указаны выбранные положительные направления токов и напряжений.

Эквивалентные схемы и статические характеристики биполярного транзистора

На рис. 2.14а приведена известная [9] упрощенная эквивалент­ ная схема транзистора типа р-п-р с эмиттерным входом, а на рис. 2.146 — с базовым входом (эквивалентные схемы транзистора типа п-р-п аналогичны). В этих схемах коллекторный и эмиттерный переходы транзистора представлены соответствующими дио­ дами, включенными между точками Б' — К и Б' — Э. Взаимодей­ ствие между переходами отражено в эквивалентных схемах вклю­ чением генераторов токов. Резисторы г' и г', показанные пунктиром,

представляют собой объемные сопротивления низкоомных слоев коллектора и эмиттера (обычно порядка 1Ом) и, как правило, в дальнейшем не учитываются. Резистор Лб представляет в схеме объемное сопротивление слоев базы транзистора (практически у большинства І^анзисторов гб = 100-н200 0м).

Эквивалентной схеме рис. 2.14а соответствуют уравнения токов:

(2 .3 8 а )

Ій—

64

где Ua, UK— соответственно напряжения на эмиттерном и коллек­ торном переходах (т. е. напряжения между точками Э — Б' и К—Б'), приблизительно равные напряжениям иэб и «Кб между со­ ответствующими выводами (электродами) транзистора, если пре­ небречь падением напряжения на объемных сопротивлениях; ток /ко — тепловой ток коллектора при обрыве эмиттера {іа — 0 ) и.

при достаточно большом запирающем напряжении коллекторного-

85.

где ß = а /(1 — а ) — коэффициент передачи тока базы при нор­ мальном включении1); ßj = a / / ( l — а і) — коэффициент передачи тока базы при инверсном включении.

Нетрудно преобразовать ур-ния (2.38) к уравнениям, в которых токи і'э, гк, г'б выражены как явные функции напряжений на пере­ ходах U0, UK и тепловых токов; последние уравнения называются уравнениями Эберса — Молла:

Можно, наоборот, выразить напряжения на переходах в виде явных функций токов, например:

Для анализа работы транзистора в схеме оказываются полез­

Уравнения Эберса — Молла аналитически описывают стати­ ческие характеристики идеального транзистора; в них фигурируют напряжения на переходах, отличающиеся от напряжений между внешними выводами реального транзистора (из-за наличия объем­ ных сопротивлений r', г', г£) и не учитываются, в частности, токи

утечки через переходы.

Однако в первом приближении характеристики реального и идеального транзисторов близки и, кроме того, зная характери­ стики последнего, нетрудно в соответствии с эквивалентной схемой учесть напряжения на слоях и построить характеристики, более

-аппроксимируются кусочно-ломаными, и усредненные сопротивле­

1) В настоящей книге через ß обозначены и интегральная и дифференциаль­ ная величины коэффициента передачи тока базы.

В6