Отсюда следует, что длительность импульса и в этом случае зависит от
|
|
|
|
|
|
|
|
|
величины |
входного |
сопротивлении R Bs насыщенного |
транзистора. Поэтому |
для |
получения более стабильного значе нія Uі рекомендуется включить последова |
тельно в цепь базы резистор с сопротивлением Ra0n |
Rn*. Предполагается, |
что |
при наличии Rjxon, |
когда эквивалентное |
входное |
сопротивление |
транзистора |
R пх вив = |
Явх + Ядоп, условие (6.1) |
удовлетворяется. Это |
условие, |
а также |
до |
пустимая длительность фронта [ср. ф-лу |
(6 8 )] ограничивают R,l0n сверху. |
|
Для практических расчетов представляет интерес и упрощенное графо-ана |
литическое |
решение |
ур-ния (6.10) |
[или |
соответственно |
(6.27)] |
при тр |
то- |
В этом случае можно считать транзистор безынерционным, т. е. Q(t) «Т р/'с(/);
подставив это соотношение и ф-лу (6.25) в (6.10), получим приближенное урав нение ßi6 ( / ) « M 0 . корень t которого приближенно равен значению /п- Этот корень определяется абсциссой точки пересечения кривых ßto(() и ік(0 , построенных на рис. 6.56 в соответствии с ф-лами (6.23) и (6.24а).
В заключение заметим, что за время ta напряжение «с воз растает на величину
|
|
|
|
|
А«с = |
[пЕк — «с (0)] (і |
— е %с) |
(6.30) |
и достигает максимального значения |
|
|
|
|
|
|
|
|
Чс макс UС(0) “I- АUQ, |
(6.31) |
где tic (0) |
= |
Е б |
ІкоЕь ^ |
л-б> тс == |
С Е вх ѳкв- |
большой, |
В тех |
случаях, |
когда |
можно |
принять tn достаточно |
так что |
е |
|
х° С |
1, |
запишем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Чс макс *** пЕк. |
|
(6.31а) |
Д л и т е л ь н о с т ь |
и |
а м п л и т у д а |
в ы б р о с а . |
Обратный |
выброс |
на |
обмотках |
трансформатора |
обусловлен спадом тока |
намагничивания в контуре Ь^СобЯшэ (рис. 6.3), где, как уже отмеча лось, через Яшэ обозначено эквивалентное сопротивление, шунти рующее контур Lf,Co6; Яшэ = и2Яш II п2Я'п, п2Яш — приведенное к базовой цепи шунтирующее сопротивление Ят-
Учитывая, что постоянная составляющая напряжения на обмот ках трансформатора должна быть равной нулю, легко убедиться в равенстве площадей обратного выброса 5 1 и импульса 5г (рис. 6.16). Поэтому при уменьшении амплитуды обратного вы броса одновременно увеличивается его длительность. Для случая
критического режима [ятэ — \ } / ~ 'Ü T ) амплитУда и длительность обратного выброса выражаются формулами (см. разд. 1.5):
АС/„, = 0,37/б макс ]/L 6/Co6 = 0,74/б наксЯШэ, |
(6.32) |
tB— 2л У L6C,6 я« ЗЬб/Яшэ = ЗАк/ЯшЭ, |
(6.32а) |
где /б макс — значение приведенного к базовой обмотке намагничи вающего тока в конце формирования вершины импульса, т. е.
!б м |
Ік макс |
J * - t |
(6.33) |
П |
nL |
|
и Яшэ — эквивалентное шунтирующее |
сопротивление, |
приведенное |
к коллекторной обмотке. |
|
|
|
Амплитуда выброса на коллекторной обмотке |
|
AUmк = AUm/n. |
(6.34) |
При этом напряжение между коллектором и эмиттером превы |
шает значение Ек : |мКМакс| = |
£ к + A t / m]t, а максимальные напря |
жения между коллектором и базой п эмиттером и, базой достигают значений:
I ^кб макс I { Е к "4“ AUmк) (1 ^ ), |
(6.35) |
I ^эб макс I == (Ек АUтк) II. |
(6.36) |
Естественно, .что максимальные напряжения на переходах не должны превышать (по абсолютной величине) допустимых значений.
Д л и т е л ь н о с т ь ' |
в о с с т а н о в л е н и я . Конденсатор |
С, за |
ряженный до уровня |
tic макс (6.31), разряжается, как было |
отме |
чено выше, через резистор Яб по цепи первого порядка; длитель ность восстановления ^вос, равная длительности разряда конден
сатора 11смакс |
до уровня «с (^ в о с ), определяется |
ф-лой (1.7): |
|
^вос |
Тр ІП |
цс ( ° ° ) - “с макс |
|
|
(6.37) |
|
|
|
“ С (°°) - UC(*эос) |
’ |
|
|
где тр = С Я б , |
«с(оо) |
равно |
напряжению |
ис |
в установившемся |
(т. е. исходном) режиме: ис {°о) = Е б — 1,<оЯб, |
а |
w c ( f nос) — |
уровень |
напряжения, отличающегося от «с(°°) на 5 % |
, |
т. е. uc(tnос) |
= E Q— |
•— и Я б “ Н 0 , 0 5 |
и с м а и с » |
|
|
|
|
|
|
Таким образом. |
|
3R6C ln f1 - |
|
4ос = RGC ln - с ма"е 7 |
Еб + /коУ?б = |
- 6 ~ /|іп/?б ). (6.38) |
’ |
“ С макс |
- |
V |
11С макс / |
В практических расчетах tB0C часто оценивают по формуле |
|
/в о с ~ (3 -5 )С /? б. |
|
(6.39) |
6.2.3.ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ЖДУЩЕГО БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОРА
И с х о д н ы е д а н н ые . Пусть требуется |
рассчитать бзокипг-геиератор, |
если заданы: Ц, — длительность формируемого |
импульса, Гм„п — минимальный |
период повторения |
запускающих |
импульсов, |
R u — сопротивление |
нагрузки, |
и т „us — амплитуда |
напряжения на |
нагрузке, |
-ь /” акс — рабочий |
диапазон |
температур. При расчете будем предполагать, что форма импульса близка к прямоугольной (т. е. длительность фронтов /ф < /„ н /ф < /п), п не будем учи
тывать инерционность транзистора в процессе формирования вершины. Будем также полагать, что входное сопротивление насыщенного транзистора прибли женно определяется так же, как и в активном режиме:
|
|
|
|
|
|
R DX= Гб + ßr9, |
|
|
|
(6.39а) |
где |
гэ [Ом] = 26//э [мА]. |
|
Транзистор выбираем, |
как в ключевых |
схемах, |
|
В ы б о р т р а н з и с т о р а . |
по критериям быстродействия и надежности. |
|
(0 02 -г- 0 , 0 5 ) т. е |
|
1. Требуем, |
чтобы у выбранного |
транзистора т а ^ |
|
|
|
|
|
|
f a > ( 3 |
- |
Ю)//„. |
|
|
|
(6.40) |
|
Выполнение |
перавепствз |
(6.40) |
позволяет |
считать |
импульсы |
прямоугольны |
ми, так как длительности фронтов |
/ф, |
іф — |
величины |
порядка |
нескольких та |
(для диффузионных транзисторов). |
|
на коллекторной |
обмотке |
wK |
|
|
2. Амплитуда |
импульса напряжения |
|
|
|
|
|
|
|
U \ т ~ U т |
выхАбь |
|
|
|
|
где |
n a = |
w „ / w K. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Напряжение источника коллекторного питания выбираем с учетом напря |
жения на насыщенном транзисторе: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дк = (1,05-5- |
1,2) UUn. |
|
|
|
(6.41) |
|
Ток |
нагрузки |
іи = Um BUZIRH, |
пересчитанный к |
коллекторной |
обмотке, |
равен: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
= |
« А |
= |
|
и ,п вы.х/^н- |
|
|
|
(6-42) |
Максимальный коллекторный ток /„ макс отличается от іц на величину тока
намагничивания /к маКс (в конце импульса) и приведенного тока базы іб:
|
макс |
1"н |
' Iк I |
■+ (’б- |
|
|
|
(6.43) |
(В качестве предварительной оценки иногда принимают |
Ік макс ^ |
(3 ч- 5) /[,.] |
|
Выбрав |
п„, вычисляем Е |(; при этом |
и» не должен быть ни чрезмерно |
боль |
шим (что привело бы к большим значениям |
/,< макс, |
ни чрезмерно |
малым |
(что |
привело бы |
к большим значениям |
£ к); |
обычно |
выбирают |
па |
в пределах |
0,1 sg; п„ sC 5.
При подключении нагрузки к коллектору через разделительный конденсатор принимается па = 1.
У выбранного транзистора допустимое коллекторное напряжение должно удовлетворять условию
^ к д о п 2&Л|£кі |
(6.44) |
а допустимый коллекторный ток — |
|
|
Л< доп |
Л< макс, |
(6.45) |
где /еі учитывает выброс напряжения |
на коллекторе |
[см. ф-лу (6.34)]; обычно |
выбирают |
|
|
£і = |
1,2 ч- 1,6. |
(6.46) |
Если используется шунтирующая цепочка R m, Д ь то |
можно выбрать близким |
к единице. Таким образом, параметры выбранного транзистора должны удовле творять условиям (6.40), (6.44) п (6.45).
Заметим, |
что условие |
(6.45) |
иногда трудно удовлетворить; в таком случае |
ограничение |
коллекторного |
тока |
может быть достигнуто |
включением резистора |
R к последовательно с коллекторной обмоткой. |
При этом |
можно использовать |
транзисторы |
с меньшим током |
/К доп, выбрав |
/?„ 5= Ек/Ік доп. Включение RK |
приводит к уменьшению амплитуды импульса на коллекторной обмотке, вслед
ствие чего при заданной величине Um вы* необходимо |
увеличить |
коэффициент |
трансформации п„. |
|
выбираем |
Ее — (1ч-3)В. |
Выбор £е. Так же, как в ключах, триггерах и т. д., |
В ы б о р |
к о э ф ф и ц и е н т а |
т р а н с ф о р м а ц и и |
п. Выбираем п = we/wK |
близким к оптимальному значению п0 согласно ф-ле (6.9) и так, чтобы удовле |
творялись условия отпирания и насыщения транзистора |
(6.9а). |
этих |
параметров; |
В ы б о р |
С, R о. Возможны |
различные варианты выбора |
один из них заключается в следующем. |
|
|
|
Величину R о определяем из двух условий: |
|
|
|
|
|
Ев |
|
|
(6.47) |
|
|
Ю/ко макс |
|
|
|
|
|
|
|
|
(?б>(Ю -н 20) RBX, |
|
|
(6.48) |
где /»о маке — значение / ко при максимальной температуре. |
стабильности дли |
Условие |
(6.47) вытекает из |
требований температурной |
тельности восстановления (6.38). Условие (6.48) обеспечивает малое ответвление тока в резистор Ra во время формирования импульса.
Емкость С определяем по длительности восстановления /вое ^ |
ГМни— /и', |
согласно |
(6.39) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С < (вос/3/?б; |
|
|
(6.49) |
следует |
убедиться |
в |
том, |
что |
полученное |
значение |
С удовлетворяет |
условию |
тс > to, |
т. е. что |
C/?Bx>ß п |
с < Может |
оказаться, |
что при выбранных тран- |
зисторе |
и |
резисторе |
Re |
невозможно удовлетворить |
ограничениям |
и |
сверху п |
снизу на емкость С. Тогда целесообразно включить в цепь базы дополнительный |
резистор /?доп; тем |
самым будет увеличено эквивалентное входное сопротивле |
ние R вх окв = /?вх + |
/?д о п и станет возможным выполнение неравенств тс > Tß, |
тс |
Тцпрн меньших значениях С. |
шунтирова |
• |
Отметим также возможность ускорения восстановления путем |
ния |
резистора Ra диодом Д г (рис. 6.1а, пунктир). |
ta импульса,, |
|
Выбор индуктивности LK производим по заданной длительности |
например, из ф-лы (6.29): |
|
|
|
/-к |
^ в х экв С - Ѵ т с) |
(6.50) |
|
nß/l |
|
|
|
или из ф-лы (6 .22) без учета нагрузки (/?,, = оо)і |
|
^■к Лі^вх эчв/ßna. |
(6.50а) |
При |
выборе конкретной величины |
LK необходимо иметь |
в виду следующее. |
Величина |
LK должна быть достаточно |
большой с тем, чтобы |
— —^ -г .—- т а, |
так как |
|
|
/ ? в * |
, К » И „ |
при этом можно не учитывать влияние LK на процесс |
формирования |
фронта импульса. Однако при чрезмерно большой индуктивности намагничива ния потребуется трансформатор с большим числом витков, сердечник с большим ц и большими габаритами; последнее приведет к росту паразитных параметров, в частности индуктивности рассеивания Ls (кстати, заметим, что пренебречь
влиянием Ls на процесс формирования фронтов можно при условии— |
^ |
|
^вх экв II |
■С т а^. Вместе с тем при малом |
LK может оказаться настолько большим |
макси |
мальный ток намагничивания |
|
|
|
/к макс = ЯкІи/Ьк, |
|
(6.51) |
что не будет выполнено требование (6.45). Следовательно, необходимо, |
чтобы |
|
^-к > EKt„/lKдоп. |
(6.51а) |
Выбрав некоторую величину |
индуктивности LK, удовлетворяющую |
условиям |
(6.50), (6.50а) и другим указанным требованиям, необходимо проверить выпол
нение условия |
(6.28). |
|
|
|
По значениям L,, и п выбирается стандартный или проектируется импульс |
ный трансформатор |
(см. разд. 1.7); при этом |
важно обеспечить малые |
паразит |
ные параметры L„ н С. |
допустимую амплитуду |
выброса |
В ы б о р |
Яш и |
Ді. Сначала определяем |
напряжения ДІІтк на коллекторе. Так как |нк о макс|£% 0 к доп, то из ф-лы (6.35) получаем
|
А У тк < -у + Т “ £к- |
|
(6'52) |
С другой стороны, считая процесс спада тока намагничивания апериодиче |
ским в контуре L,. — (Яіа | |
найдем |
|
|
|
Ьитк ~ h іакс (^ш II ^н)‘ |
|
(6.53) |
Отсюда определяется величина |
Я ш, ДUmK вычисляется по ф-ле (6.52). Диод |
Ді выбирается из условия, |
чтобы |
допустимый прямой ток / ді |
диода |
был не |
меньше /к макс, а допустимое обратное напряжение— не меньше |
и іт. |
Наконец, |
следует определить согласно ф-ле (6.36) максимальное напряжение на эмиттерном переходе и проверить, не превосходит ли оно допустимой величины.
Проверка выполнения условия регенеративного процесса (6.4). Определяем
длительность |
ів выброса |
(6.32а) |
и сравниваем |
с длительностью восстановления |
face (должно |
быть |
^ |
^вос); |
по |
выбранным |
параметрам уточняем длитель |
ности фронтов импульса. |
мощность, |
рассеиваемую транзистором, и сравниваем. |
Определяем среднюю |
с допустимой величиной. |
|
|
|
|
6.2.4. СПОСОБЫ ЗАПУСКА И СНЯТИЯ ВЫХОДНОГО ИМПУЛЬСА
Как уже было отмечено, для запуска блокинг-генератора сле дует тем или иным путем ввести в цепь базы импульс, отпирающий транзистор. Ниже приведены некоторые варианты схем запуска.
