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

£

Следовательно, та (ß/^ — / к2) = | І°б| At + ха-£- At,

(2.91)

Важно отметить, что с уменьшением индуктивности намагни­ чивания L уменьшается задержка At в выключении транзистора; это очевидно, так как при уменьшении L возрастает скорость EJL роста тока намагничивания и поэтому за время tnBX величина граничного заряда увеличивается в большей степени. Вместе с тем уменьшение L кладет предел /пвх, так как при малом значении L

ный ток падает почти до нуля и транзистор запирается. Эквива­ лентная схема коллекторной цепи после запирания транзистора имеет вид, показанный на рис. 2.346, где Со — эквивалентная па­ разитная емкость.

Процесс спада тока намагничивания / имеет апериодический или колебательный характер в зависимости от соотношения пара­ метров контура Со, L, R. Как видно на рис. 2.37ß, напряжение их во время апериодического процесса (или в течение первого полупериода колебательного процесса) имеет отрицательную поляр­ ность, так как ток j проходит через С0 сверху вниз. Поэтому на­ пряжение на коллекторе ик = —Ек -\~их имеет выброс и может до­ стигнуть уровня, значительно превышающего допустимый СКДОп-

Для защиты транзистора от пробоя необходимо уменьшить ве­ личину выброса, и с этой целью можно включить шунтирующую цепочку Д, Rm, показанную на рис. 2.37а, б пунктиром; при форми­ ровании импульса диод заперт (так как их> 0) и шунтирующая цепочка роли не играет; в режиме восстановления, при запертом

амплитуда выброса напряжения на коллекторе [см. ф-лу (1.39)]

Cmo = 0,/4/макс/?шэкв. где /маис — намагничивающий ток в момент запирания транзистора; практически можно считать /макс равным току намагничивания в момент ^ = ^івх завершения входного им­ пульса.

Длительность выброса [ср. ф-лу (1.40)]

to ~ 2я ]/ LCo ~ 3L/R,

Заметим, что площади обратного выброса и импульса их(t) равны (заштрихованные участки на рис. 2.37в), так как постоянная

127

составляющая напряжения на обмотках трансформатора должна быть равна нулю; поэтому при уменьшении амплитуды выброса увеличивается его длительность.

Выбор параметров производится в следующем порядке.

1. Выбор транзистора и напряжения £,< аналогичен выбору в ключе с рези­

кой, чтобы максимальный коллекторный ток і'„ Ыцко в импульсе не превышал допустимого значения:

буется трудно реализуемый большой обратный ток /g. Тогда следует умень­

шить L. Но при этом возрастает /„ мпнс, и условие (2.93) может быть нарушено. В этом случае рекомендуется включить в цепь коллектора последовательно с первичной обмоткой резистор RK, ограничивающий коллекторный ток уровнем /к доп-

Ключи ОЭ с трансформаторным входом

Часто управляющие сигналы подаются на вход ключевого элемента при помощи импульсного трансформатора (рис. 2.38). При этом удается получить значительно большую крутизну нара­ стания управляющего сигнала на базе транзистора, чем при рези­ стивно-емкостной связи, и тем самым ускорить процессы переклю­ чения.

Параметры трансформатора можно выбрать следующим об­ разом. Как было показано в разд. 1.7, при передаче плоской части входного импульса имеет место относительный спад вершины на выходе трансформатора (т. е. на базе транзистора):

128

Из ф-лы (2.94) следует L — -|- RtH. Если допустимый спад вер­

шины меньше 10% (|<^0,1), то Во время передачи фронта входного импульса с индуктивностью

намагничивания можно не считаться; в таком случае при скачке

La— индуктивность рассеяния.

С ростом п увеличивается постоянная времени TS (т. е. ско­ рость роста тока і'б уменьшается), но вместе с тем увеличивается

амплитуда тока базы (и амплитуда напряжения на базе). По­ этому следует выбрать компромиссное значение п\ можно счи­ тать оптимальным то значение п = попт, при котором крутизна фронта выходного (коллекторного) импульса получается макси­ мальной. Можно показать, что обычно это выполняется при Е

£б, так как Е ж EK^z (5 — 10)Еб:

т. е. оптимальное (с точки зрения быстродействия ключа) значе­ ние коэффициента трансформации близко к значению п, при ко­ тором источник передает в цепь базы максимальную мощность; по­

следнее имеет место при RT= -^-R BX-

По полученным значениям п, L производится конструктивный расчет трансформатора. Для уменьшения выброса при восстанов­ лении (после запирания транзистора) первичная или вторичная обмотка трансформатора шунтируется диодом или цепочкой Rm, Д, расчет которой рассмотрен в предыдущем пункте.

2.4.7. ЦЕПИ СВЯЗИ ЛАМПОВЫХ КЛЮЧЕЙ

Принципы построения, и схемы цепей связи ламповых и тран­ зисторных ключей во многом аналогичны. Резистивная связь лам­ повых ключей рассчитывается таким образом, чтобы при запер­ той лампе Л\ управляющего ключа лампа Л 2 управляемого ключа была открыта и работала в режиме сеточного ограничения (при небольшом положительном напряжении на сетке) и, наоборот, при открытой лампе Л { лампа Л2 была закрыта.

Ускоряющая емкость С в схеме резистивно-емкостной связи выбирается обычно из 'условия, чтобы она 'вместе с резистивным делителем и входной емкостью лампы образовывала компенсиро­ ванный делитель [6].

Непосредственная связь между ламповыми ключами практиче­ ски не применяется, так как для запирания лампы Л2 необходимо включить в ее катод источник значительного положительного сме­ щения, что, естественно, приводит к усложнению схемы.

2.5. НЕНАСЫЩЕННЫЕ ТРАНЗИСТОРНЫЕ КЛЮЧИ

2.5.1. КЛЮЧИ ОЭ С ДИОДНОЙ ФИКСАЦИЕЙ

Устранить насыщение можно путем фиксации потенциала кол­

По мере отпирания транзистора потенциал ик коллектора растет (т. е.- падает по абсолютному значению); при |ы к |^ £ ф отпи­ рается диод Д и потенциал коллектора фиксируется на уровне Еф (если пренебречь напряжением на открытом диоде). Теперь при

через диод Д.

130