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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 255

Скачиваний: 4

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
l/2jt/a должно быть того же по­

ключеиию, что у выбранного транзистора т а = рядка, ЧТО И У,|, доп-

У выбранного транзистора допустимые напряжения на переходах, в част­ ности и и доп, должны быть не меньше максимальных реальных напряжений на этих переходах. Так, напряжение на коллекторе запертого транзистора равно почти Ек в, следовательно,

Uк доп >Е„

(2.79>

Естественно, что реальные мощности рассеивания на электродах транзистора не должны превышать допустимых.

2. Ек выбирают по заданной амплитуде выходных перепадов напряжения

Um.

С учетом ф-лы (2.46)

Е„ = (1,1 ч- 1,2)U m, причем Ек удовлетворяет усло­

вию

(2.79).

исходя из следующих соображений. Выбор

большого

 

3. /,,II и R K выбирают,

значения /„,, приводит к малому значению R,<:

 

 

 

*к=ВДсн.

(2-8°)

что способствует температурной стабилизации выходных перепадов напряжения

(так как

I KoR]{ <S Е„) и уменьшению влияния

барьерной емкости Си и емкости

нагрузки на быстродействие ключа. Вместе

с тем чрезмерное увеличение / Кн

приводит

к уменьшению ß (см. рис. 2.19а).

Поэтому целесообразно выбирать

У„,і в области максимальных значений ß:

/ кн = /к|о_.

а затем определить

R к по ф-ле (2.80). При этом / к не должен

ß=ß макс’

 

превосходить допустимый коллектор­

ный ток транзистора, а мощность, рассеиваемая в транзисторе, не должна пре­ вышать допустимую величину.

4. Для надежного запирания транзистора напряжение смещения Ео выби­ рают не меньше 14-2 В. Выбор больших значений Ео нецелесообразен с точки зрения быстродействия: при больших Ео транзистор в режиме отсечки заперт большим обратным напряжением, что приводит к увеличению задержки вклю­

чения

У°, обусловленной перезарядом

барьерных емкостей. Обычно выбирают

Ео =

1 Ч- 6 В, причем Ео < Ек; часто

принимают Ео « 0,2 Ек.

5.

Rо и R выбирают согласно условиям

(2.77) и (2.78).

6. Ускоряющую емкость С выбирают,

исходя из следующих соображений.

Будем считать, что при запирании транзистора 7’і напряжение е(У) на его кол­ лекторе линейно возрастает по величине примерно от нуля до Ек за время Уф. Предположим также, что с изменением напряжения на базе Т во время действия

фронта можно не считаться, так что рост

е(і)

полностью определяет рост

на­

пряжения

на конденсаторе С, т. е.

duc

 

 

Ток

через С во

время

дей-

ствня фронта будет постоянен:

dt

‘Ф

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

І~ — С

dac

 

Уф

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

Потребуем,

чтобы / с =

/^ф — /g (см-

Рис- 2.25а),

где

/g —насыщающий

ток

базы в стационарном

режиме,

— ток

базы,

обеспечивающий

включение-

транзистора за время Уф и определяемый

ф-лой (2.64),

если в ней заменить /g

на /gф. Тогда следует выбрать емкость

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

“

'в

 

 

 

(2.81)-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аналогично можно определить требуемую ускоряющую емкость для выклю­

чения ключа за заданное время 7згш =

+

Ф

еслн ПРИ этом результат будет

отличаться от ф-лы (2.81), то следует выбрать большее из значений С.

ИГ

Расчет ключа на наихудший случай

Вернемся к неравенствам (2.73) и (2.74) и потребуем, чтобы они удовлетворялись в наихудшем случае, т. е. при наиболее не­ благоприятном разбросе параметров и в наиболее тяжелом тем­ пературном режиме. Нетрудно видеть, что при этом

 

1 И к н макс і # б макс 4~ Е е міш^міін

Л ( 0 м а к с ^ б м а к с а м и » > и пор м акс > ( 2 . 8 2 )

 

^мин 4“ Р б макс

 

 

Е к мнн

ЛчО .м акс^к макс I к оч макс I

_

Е е м акс 4~ I и бн м акс 1

Е кMINI

 

Рк. макс 4” Кчакс

 

Re мни

Рмнн^к макс

 

 

 

 

(2.83)

В

ф-лах (2.82) и (2.83)

содержится (после

выбора транзис­

тора)

пять неизвестных — Re,

R,

Е1{, Ее, RK, из которых некоторые

°)

Граница области

 

следует выбрать. Например, выберем, как и раньше, номинальные значения и допуски величин Ее, Ек, RK и разрешим неравенства (2.82) и (2.83) относительно Re:

 

 

Ее мин

ЕЗпор м акс

 

(2.84)

Д б м а к с ^

'

I мкн

:І -VUпор макс

 

^ко

 

 

ікс 4-

Еми

 

 

 

 

 

 

 

R ö мин

 

Ее макс 4-1«бн макс I

 

(2.85)

/ ко м а к с ^ к м акс

I и бн м а кс I

Е к мин

Е к мин

 

 

Rкмакс 4- R\\

 

Р м и н ^ к мп

Уравнения (2.84) и (2.85) при

сохранении

только

знаков ра­

венства определяют

границы рабочей области на

плоскости

(Re,R)- Давая R различные значения, получаем соответствующие

значения

ДЛЯ Обмане И Ябмин, Кривые Re макс == f (R) И 7?бмин =

= /і {R)

показаны на рис. 2.33 [очевидно, что для их построения

нет необходимости учитывать допуски на R в правых частях не­

равенства (2.84) и

(2.85)]. Координаты (Re, R) точек области, огра­

ниченной

кривыми

Re маис = f (R), Rouim = fi(R), удовлетворяют

условиям

(2.84) и

(2.85).

118

Сопротивления RQ и R д о л ж н ы быть определены

с учетом до­

пусков

так, чтобы

величины

RE<M + AR и

ßo пом ± Д-Яс (где

Rыом— номинальное

значение,

AR — допуск)

находились внутри

рабочей области. Поэтому прямоугольник допусков

(рис. 2.33а)

не должен пересекаться границами рабочей области.

следующее.

При

выборе рабочей точки

нужно иметь

в виду

В точке а R и /?б малы, поэтому требуемая мощность источников больше, но меньше влияние паразитных емкостей и больше бы­ стродействие; в точке с, наоборот, /?б и R больше; точке b соответ­ ствует компромиссное положение.

Заметим, что параметры ключа (кроме R и RQ) могут быть выбраны так неудачно, что кривые, построенные по ур-ниям (2.84) и (2.85), не пересекаются и замкнутая рабочая область не соз­ дается (рис. 2.336). В таком случае следует изменить некоторые параметры, например RE.

Как следует из ф-л (2.84) и (2.85), граница запирания подни­ мается при увеличении Ев, а граница насыщения опускается при увеличении RH, Ек> ß и уменьшении Е§. Очевидно, однако, что из­ менять Ес для изменения положения границ нецелесообразно (на­ пример, увеличение £б приведет к подъему обеих границ и опять замкнутая рабочая область может не получиться).

Рассмотренная выше методика расчета на наихудший случай достаточно универсальна и может быть применена для расчета других устройств.

2.4.3. НАСЫЩЕННЫЕ КЛЮЧИ С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ СВЯЗЬЮ

На рис. 2.34а приведена схема непосредственной связи тран­ зисторных ключей ОЭ: коллектор предыдущего транзистора со­ единяется непосредственно с базой последующего.

Принцип работы схемы заключается в следующем. Пустьтранзистор Т1 открыт и насыщен: при достаточно большом управ­

ляющем токе базы гф = /б этого транзистора остаточное напряже­ ние ыШІ на его коллекторе оказывается весьма малой величины

(например,

| « Кн| < 0,1 В).

Напряжение

на

базе

«ба

транзистора

Т2

равно коллекторному

напряжению

ыкі

транзистора

Т\\иъ2 =

=

ии|. При

Ыкі = «кп напряжение на

базе

Т2 принимает

значение

Мбз = «кн столь малое

(по

абсолютной

величине),

что

Т2

практиче­

ски заперт;

другими

словами, напряжение

|ыб3|

не

превосходит

условный пороговый уровень, при котором транзистор, работаю­ щий в активном режиме при малом коллекторном токе /,*, счи­ тается закрытым.

Параметры схемы должны быть выбраны так, чтобы при за­ пертом предыдущем транзисторе (например, Т2) был открыт и

насыщен последующий транзистор

(например,

Т3), т. е. в послед­

нем должно соблюдаться условие насыщения

 

Р/б ^

Йі'

( 2. 86)

119’

Ток базы г'б открытого транзистора Т3 примерно (без учета /,*) равен току, протекающему через коллекторное сопротивление RK предыдущего закрытого транзистора Т2, т. е.

 

г'б

( Е к — I и кз \ )/ R K = (Ек — I « 6п \ )/ R K,

 

где икэ— напряжение

на коллекторе закрытого транзистора Т2,

а «бн — напряжение

на

базе последующего

насыщенного

транзи­

стора

Т3, причем

«би =

Щ;3. Коллекторный

ток открытого

транзи­

стора

(без учета тока базы последующего запертого транзистора)

 

г'к ~

(Ек — I «кп I)/RK= (Ек — I «ба І)/^к-

(2-87)

Подставив значения і'б и і„ в (2.86), получаем условие насы­

щения

транзистора:

(ß — 1)ЕК> Um, где f/m = |« lt3| — |«.,(П| — ам­

плитуда перепада напряжения на коллекторах и базах транзисто­

ров.

Так как

1«,«з| = | «би| обычно порядка десятых долей вольта

(0,2

4-0,5 В),

то и LJm— того же порядка (0,2 4-0,5 В); у кремние­

вых

транзисторов перепад напряжения ІІт достигает 0,8 В.

S)

Выбор параметров схемы можно вести в следующем порядке. После выбора транзистора и относительно небольшого напряже­ ния Ец (обычно Ек = 1 4- 6 В) выбирают коллекторный ток і,< на­ сыщенного транзистора так, чтобы остаточное коллекторное на­ пряжение |«,ш| было малым (порядка сотых долей вольта). При этом коэффициент усиления ß должен быть еще достаточно боль­ шим; естественно, выбранное значение тока не должно превосхо­ дить допустимое. Зная ік из ф-лы (2.87), находим RK, определяем по статическим характеристикам транзистора (рис. 2.346) значе­ ние напряжения ибн на базе насыщенного транзистора и далее находим Um — I Ыбп| — | «бз| •

Ключевые схемы с непосредственной связью работают в ре­ жиме глубокого насыщения открытых транзисторов. Однако это существенно не сказывается на быстродействии схем, так как про­ цесс рассасывания заряда в базе закрывающегося транзистора происходит при большом обратном токе базы.

J 20

Смотрите также файлы