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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 277

Скачиваний: 4

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

У с л о в и е н а с ы щ е н и я т р а н з и с т о р а . В результате опро­ кидывания транзистор насыщается.. В режиме насыщения напря­

жение

на базе |«б| по абсолютной

величине

должно

быть

не

меньше

некоторого уровня |«сн|- Так

как напряжение

и2 на

ба­

зовой обмотке равно — пЕк,

а ис (0) ~

4-£б, то

и5 я* — пЕк +

EG

и |нб| = ц£к — EG. Следовательно, необходимо, чтобы

 

 

откуда

пЕк

EG

I Нбн І>

 

 

 

следует, что

 

 

 

 

 

 

 

п X I

іібп 1+

Еб)/Ек.

 

(6.9а)

Напомним, что для маломощных германиевых транзисторов в за­ висимости от величин токов базы и коллектора |мбн| « (0,2-j-0,7)В, а для кремниевых транзисторов |«бн| ~ (0,4н-1,2)В.

Д л и т е л ь н о с т ь и м п у л ь с а . Под длительностью импульса будем понимать длительность вершины импульса, т. е. тот про­ межуток времени, в течение которого транзистор насыщен и бло- кинг-генератор находится в режиме квазнравновесня (предпола­ гаем, что Іф < tu).

Для определения tu следует рассмотреть процесс изменения заряда Q{t) в базе и определить тот момент времени, в который

заряд

Q{t) становится равным граничному значению Qrp(/);

именно

в этот момент t = t„ транзистор выходит из режима на­

сыщения. Следовательно, определение t„ сводится к разрешению (аналитическому, графическому пли численному) уравнения

Q ( 0 = Q r P ( 0

(6 . 1 0 )

относительно t — t„.

Найдем выражение для Qrp(i) и Q(t). Граничное значение за­ ряда Qrp зависит от величины коллекторного тока /„ насыщенного

Та

транзистора (см. параграф 2.2.2):Qrp(/) « T a(K( /) » у і к(і). В на­

шем случае ток £„ в режиме насыщения изменяется во времени, и поэтому Qrp — также функция времени.

Согласно эквивалентной схеме рис. 6.2

Ік = } + Іб + i'ii.

(6.П)

Определим составляющие коллекторного тока.

В режиме насыщения к„ » 0 и |«і| = L ~ Ä ; £ к; поэтому

/ = Т Г ' .

(6.12)

т. е. ток намагничивания нарастает практически по линейному закону. Приведенный'ток нагрузки, как видно из рис. 6.2,

іи — Ек/

(6.13)

Найдем ток базы іб(0 для

случая, когда элементы

Сь RG от­

сутствуют (С = 0 и R G = 0).

Так как и2 — —пЕк =

const, ток

328


базы постоянен:

 

 

т

 

Е

__„ с1

 

а

 

 

 

 

 

 

к V)

о

 

 

 

(6.14)

 

 

 

1б —

 

 

пс,К Rвх

 

 

а приведенный ток базы

nEw

EQ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

о

г-I

 

 

 

 

(6.15)

 

 

 

піб = п —^

 

 

 

 

\RBX

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rax экп

 

 

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

а =

1 — ЕбІпЕК,

 

 

 

 

 

(6.16)

/?вхэ«п = ^вх’+'^доп, /?доп— сопротивление

дополнительного рези­

стора,

который

может

быть

включен в

цепь

базы.

Подставив

ф-лы

(6.12), (6.13)

и

(6.15) в

(6.11),

найдем

 

 

 

 

 

 

 

 

k (t) =

Ек

■+

 

 

+

ж

 

 

 

 

Следовательно,

 

 

 

 

 

Rax экв

 

*'и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Qrp(0

 

k

(t)

 

I

л

+

R

 

 

 

 

(6.17)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^вх экв

 

 

 

Теперь

найдем заряд

в базе

Q (/);

он

определяется

из

уравне­

ния заряда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

* ы р . + т . = ш

 

 

 

 

 

(6.18)

при

k(t) =

/б =

const.

 

и начальном

 

условии

Q (0) =

Qrp(0) =

=

 

(/г2 Rax экп

+

ж

)

в виде

 

 

 

 

 

__<_

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q (0 =

Q (оо) -

[Q (оо) -

Q (О)] е

г» ,

 

(6.19)

где

Q(оо) = тн/б.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставив ф-лы (6.19) и (6.17) в (6.10), получим трансцен­

дентное уравнение

относительно

искомой

длительности

импульса

t =

t„,

которое можно приближенно

 

решить

графически.

 

Рассмотрим случай, когда можно не считаться с инерцион­ ностью транзистора. Такой случай имеет место при формировании сравнительно длительных импульсов блокинг-генератором на вы­ сокочастотных транзисторах; при этом /и много больше постоян­

ной времени накопления т8 (полагаем

далее,

что та ~ тр Ä ; ßta).

Заряд в базе Q (/) = Q (оо) = т п/б ^ тй/6

 

— . Подставляя

Р

м

АВХ ЭКВ

значения Q(t) и Qrp(f) в ф-лу (6.10), найдем

 

ßrca

 

(6.20)

RВ Х

Э К В

 

Решение ур-ния (6.10) для рассматриваемого случая иллюстри­ руется рис. 6.4а.

329



Обычно ß п, поэтому, пренебрегая

вторым членом правой

части ф-лы (6.20), найдем

 

ß/ia

 

«

L

(6.21)

Rвх э к в

 

 

 

Заметим, что при ^ доп ^ RB* длительность t„ практически не за­ висит от входного сопротивления насыщенного транзистора:

ßna

(6.22)

L* Rnnn

 

Вместе с тем изменением /?доп можно регулировать длительность импульса в широких пределах.

6)

Из ф-лы (6.22) и рис. 6.4 очевидно влияние различных парамет­ ров схемы на длительность импульса. Так, например, рост индук­ тивности намагничивания LK влечет за собой рост длительности импульса (с ростом LKуменьшается скорость роста тока намагни­ чивания / и замедляется, процесс рассасывания заряда). Увеличе­ ние нагрузки (уменьшение R',,) приводит к сокращению ta (рост і'а приводит к росту ік и, следовательно, к росту скорости рассасыва­ ния заряда в базе). Увеличение Еб (уменьшение коэффициента а) приводит к уменьшению отрицательного напряжения на базе, что вызывает уменьшение тока базы и степени насыщения транзистора и, следовательно, уменьшение tu. Аналогично можно проанализи­ ровать влияния £ к, п, ß. Заметим, что с ростом температуры растет ß и увеличивается длительность формируемого импульса.

Теперь рассмотрим влияние инерционности транзистора на дли­ тельность импульса.

Из рис. 6.46, где изображены графики Qrp(/) и Q(t) в соответ­ ствии с ф-лами (6.17) и (6.19), видно, что при формировании

330


импульса, длительность которого меньше Зтр, инерционность тран­ зистора вызывает сокращение длительности формируемого им­

пульса

(tu <

tu).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассмотрим теперь случаи, когда

С ф 0,

Ф 0.

 

 

В этом случае ток базы іо убывает по мере заряда конденсатора по экспо­

ненциальному закону (током в резисторе пренебрегаем)

 

 

 

'6 (0 ;

пЕк -

ис (0 )

 

 

=

пЕ.

 

 

(6.23)

 

 

^пх-экп

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

Лвх

 

где

тс = CRBXэкв,

ис (0) -

и6з »

Еф

а = 1 -

ис (0)/л£к = I -

E6fnEK.

Приведенный ток базы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'б ( 0 =

« 'б ( 0

=

 

 

ап2

_

хс

(6.24)

 

 

 

Е к ------ е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'\вх экв

 

 

 

и согласно ф-ле

(6.11)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ік ( 0

Ек j

t ,

 

п2а

 

 

 

(6.24a)

 

 

— -------------Ь

 

 

 

 

 

+ ^ Г '-

Следовательно,

 

 

(

 

 

''в х

экв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тд

 

 

TߣK

t

 

n2a

c

(6.25)

 

<Згр(0=-71 ік(0 = - Ѵ -

 

----- 1-------------e

 

 

r .

n

 

 

 

 

 

ß

 

 

ß

 

LLK

Rax экв

 

Теперь найдем заряд в базе Q(t)\

он

определяется путем решения (напри­

мер, операторным методом) уравнения заряда:

 

 

 

 

 

паЕк

ТвТ

т

 

 

т

 

 

 

 

TߣK

 

«(/) = ■

ßTC

 

ß - е

 

С +

+

. (6.26)

Тр — т с

 

 

 

Rn

 

 

 

 

 

 

 

вх экв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( < . ^ R

 

Подставив выражения (6.25) и (6.26) в (6.10), получаем для искомой дли­

тельности t = tu трансцендентное уравнение

t

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(6.27)

 

 

aß«

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГД6 Ѵ~ «вхэкв ( ! - V

Tc ) '

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Можно показать [18], что при выполнении условия

 

 

 

 

 

R « I Ь к +

1 /*С

<

« P * H « / * B X

ЭКН*|

(6.28)

 

 

 

 

ур-ние (6.27) имеет единственный положительный корень, определяющий вели­ чину tu. Этот корень можно определить графо-аналитически; для этого нужно

построить кривые Qrp(t) и Q(t)

и найти

абсциссу точки их пересечения

(рис. 6.5а).

 

 

 

При tu > Зтр получим приближенное равенство

 

tu ~ LKV=

aßLK

(6.29)

^вхэквО

тр/тс)

 

331