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

После окончания интервала /3 конденсатор заряжается в соот­ ветствии с эквивалентной схемой, представленной на рис. 8.4а. Здесь запертый транзистор заменен генератором тока Іко и сопро­ тивлением ЯВыхз (смысл параметров / к0 и ^выхз для рассматри­ ваемого случая пояснен на рис. 8.Зв). При помощи теоремы об

эквивалентном генераторе переходим к схеме рис. 8.3ß с пара­ метрами:

Выражение для начального тока заряда конденсатора, как это следует из схемы рис. 8.46 и ф-л (8.8), (8.9), при пренебрежении

364

величиной начального напряжения «пых о по сравнению с Е'к имеет вид

ности для рассматриваемой схемы в соответствии с (8.7) выра­ жается формулой

Величина выходного сопротивления запертого транзистора 7?выхз, как известно, равна дифференциальному сопротивлению гк

о )

6) /Г

ь

не­

закрытого коллекторного перехода и близка к выходному сопро­ тивлению Явыхб транзистора в схеме ОБ при малых токах эмит­ тера. Эта величина имеет порядок от сотен килоом до единиц ме­ гом. Поэтому при значениях напряжения Дк порядка десятков вольт и тока і'нач порядка единиц миллиампер Ек <с Фановых б и выраже­ ние для у, как это следует из ф-лы (8.13), имеет вид

ного напряжения порядка 10 В требуется напряжение £ к — (150-4- н- 250) В.

Следует заметить, что напряжение на коллекторе транзистора в нормальном режиме работы генератора не превосходит величины Um. Однако для обеспечения защиты транзистора от пробоя при случайном увеличении длительности запускающего входного им­ пульса к коллектору транзистора обычно подключают диод Дф (рис. 8.3а). Анод его соединен с источником напряжения Дф, меньшего, чем £УКЭ доп.

365

В тех случаях, когда к конденсатору С подключено сопротив­ ление внешней нагрузки /?н, к величине у добавляется дополни­ тельная составляющая

момент t2) транзистор включается и, хотя ток базы I é оказывается значительным, работает в активном режиме, так как напряжение на коллекторе благодаря наличию конден­ сатора неизменно (рис. 8.3Ö, точка Д). Эквивалентная схема разряда конденсатора имеет при этом вид, пока­ занный на рис. 8.5. Здесь транзистор заменен генера­

тором тока ß/^ и выходным дифференциальным сопротивлением £?выхэ. Обычно величина тока ß/g значительно превосходит вели­ чину iR . В этом случае конденсатор С разряжается током

ß/g — iR, однако iR « / кн = const и, таким образом, разряд С происходит при почти постоянном токе ß/'6 —/ кІ(. Обратный ход на

кривой «вых оказывается практически линейным (рис. 8.36), а его длительность равна:

желательно работать при возможно более глубоком насыщении, однако при этом, естественно, растет величина задержки t3 начала рабочего хода. Компромиссное решение может быть достигнуто при использовании во входной цепи генератора ускоряющих кон­ денсаторов (см. разд. 2.4).

366

В л и я н и е т е м п е р а т у р ы . Рассмотрим влияние изменения окружающей температуры на параметры выходного напряжения. Это влияние является главным дестабилизирующим фактором при использовании стабилизированных источников питания. Неста­ бильность начального уровня выходного напряжения aBbIX0 об­ условлена изменением напряжения иІ<н на насыщенном транзи­ сторе. Величина |ыІШ|, как известно, имеет порядок десятков или сотен милливольт и уменьшается в полтора-два раза при увеличе­ нии степени насыщения s от 2 до 10. Изменение температуры в рабочем диапазоне приводит к изменению икп от единиц до десят­ ков милливольт в зависимости от тока транзистора. Таким обра­ зом, температурная нестабильность начального уровня tiBbre 0 при амплитудах порядка единиц вольт в большинстве случаев прене­ брежимо мала, что является важным достоинством всех транзи­

ляется изменением тока Іко транзистора, шунтирующего конден­ сатор во время рабочего хода, и изменением величины зарядного сопротивления R\ величина температурной относительной неста­ бильности тока

При выборе термостабнльного резистора значение а оказы­ вается практически равным отношению АІк о/іаач. Для повышения температурной стабильности начального тока желательно приме­ нять транзисторы с малым значением Д/ к0 и работать при боль­ шом начальном токе ДачДля величин /нач порядка единиц мил­ лиампер, а До — десятков микроампер значение а оказывается равным 1—2%.

В заключение отметим, что вместо транзисторного ключа в схеме генератора можно использовать диодный ключ или ключ на ламповом триоде или пентоде.

8.3.СТАБИЛИЗАТОРЫ ТОКА

8.3.1.ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Вольтамперные характеристики идеального и реального ста­ билизаторов тока (условное изображение которых приведено на рис. 8.6а), показаны на рис. 8.66. Основными параметрами, харак­ теризующими стабилизатор, являются: начальный ток іиач, отно­ сительная нестабильность а начального тока стабилизатора Дг'иачА’нач. относительная нестабильность тока стабилизатора Ді/гнач в рабочем диапазоне изменения напряжения на нем и допустимые пределы изменения напряжения на стабилизаторе (ииачмако и

Щ;он міш ) •

367

При заряде или разряде конденсатора через стабилизатор тока эти параметры имеют, очевидно, следующий смысл. Величина на­ чального тока гнап определяет скорость km4 изменения напряже­ ния на конденсаторе в начале рабочего хода. Учитывая малую ве­ личину изменения скорости во время рабочего, хода, можно при­ ближенно полагать среднюю скорость за время рабочего хода равной начальной:

Относительная нестабильность начального тока Аіпач/іилч при этом может считаться приближенно равной относительной неста­ бильности средней скорости ДкСр//сСр, вызванной различного рода дестабилизирующими факторами: изменением питающих напря­ жений, изменением температуры п старением деталей. Значение

5)

и

Допустимые предельные изменения напряжения на стабилиза­ торе определяют наибольшую допустимую амплитуду пилообраз­ ного напряжения на конденсаторе

Um м а к с = = И ц а ч м а к с ^ к о п м и н - ( 8 . 2 1 )

В качестве стабилизаторов тока могут быть использованы раз­ личные приборы (например, резисторы, пентоды, транзисторы, ка­ тушки самоиндукции). Однако эти приборы не позволяют обеспе­ чить достаточно хорошую линейность и высокую стабильность ра­ бочего участка пилообразного напряжения (значение у не ниже нескольких процентов), и поэтому в большинстве схем генерато­ ров применяются стабилизаторы, построенные на электронной лампе или транзисторе с использованием отрицательной обратной связи по току.

£ 6 8

8.3.2. СТАБИЛИЗАТОРЫ ТОКА НА ТРАНЗИСТОРАХ

Рассмотрим принцип работы стабилизатора тока иа транзи­ сторе (рис. 8.7а). Напряжение между базой и эмиттером ыбэ, а следовательно, и ток базы цз здесь определяются разностью на­

шается по абсолютному зна­ чению. При отсутствии обратной связи (например, при неизменном

токе базы) рабочая точка на семействе выходных характеристик

где Явыхэ — выходное дифференциальное сопротивление транзи­ стора в схеме с общим эмиттером, обозначаемое в справочниках как 1/ / г 22э - Таким образом, линия QS является вольтамперной ха­ рактеристикой стабилизатора при отсутствии обратной связи. Ко­ эффициент нелинейности в этом случае

В ф-ле (8.24) учтено, что в реальных схемах, как это будет показано далее, величина Е выбирается не меньше 10 ч-15 В (£;>|ыбэ|) и, следовательно, на основании равенства (8.22)

369