Файл: Шляпоберский В.И. Основы техники передачи дискретных сообщений.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 178
Скачиваний: 2
менении тока |
|
базы |
ток |
|
||
коллектора |
возрастает |
|
||||
по |
экспоненциальному |
|
||||
закону [22] |
|
|
|
|
||
Мк= |
РА/Д1 - |
е |
|
|
||
|
|
|
|
(2.36) |
|
|
где |
т р = (р + |
1 ) т а « |
рта , |
|
||
та =1/'2л/а — постоян |
|
|||||
ная |
времени, |
|
характе |
|
||
ризующая |
скорость |
на |
|
|||
растания |
коллекторно |
|
||||
го тока; /а — верхняя |
|
|||||
граничная |
|
|
частота |
|
||
транзистора. |
|
|
|
|
||
|
Время, |
в |
течение |
|
||
которого |
коллекторный |
|
||||
ток |
достигнет |
величи |
|
|||
ны |
характеризует |
l*H~-Ph |
||||
длительность |
|
положи |
||||
|
|
|||||
тельного |
фронта |
на |
|
|||
пряжения t£ , форми |
|
|||||
руемого |
па |
|
коллекто |
|
||
р е 1 |
) . Для |
определения |
|
|||
t+ |
воспользуемся |
вы |
|
|||
ражением |
(2.36) |
|
|
|||
ip tip
Рис. 2.13. Изменение токов и напря жений транзисторного ключа при (2.37) прямоугольном управляющем сигнале
Решая |
уравнение (2.37) |
относительно t+, |
получим |
|||||
|
|
|
/+ = |
т in |
Р / б 1 - / к |
|
(2.38) |
|
|
|
|
ф |
р |
|
|
||
Примем |
/б1=5/бп, |
где S |
— коэффициент, |
характери- |
||||
') |
Под |
положительные |
фронтом |
понимается |
изменение выход |
|||
ного |
сигнала |
от меньших |
значений |
напряжения |
к большим. |
|||
5 5
зующий глубину |
насыщения |
транзистора |
Тогда, |
заменяя в выражении (2.38) /бь получим |
|
||
|
' ф = т е 1 п И л - - |
( 2 - 3 9 ) |
|
За время t£ |
напряжение |
UK достигает |
уровня £/„„, |
близкого к нулю |
(рис. 2.13). |
Как видно из |
выражения |
(2.39), уменьшение длительности включения может быть достигнуто увеличением отпирающего тока и применени ем более высокочастотных транзисторов.
Начиная с момента /;, транзистор находится в режи ме насыщения, токи транзистора практически не меняют
ся, а заряд |
в базе продолжает |
нарастать, достигая ста |
ционарного |
режима за время |
' / „ « З т р . Таким образом, |
стационарный режим насыщенного транзистора характе ризуется избыточной концентрацией неосновных носите лей в б а з е J ) .
Пусть в момент f3 на вход транзистора подается за пирающий перепад тока /52. обусловленный подачей по
ложительного |
входного напряжения Е\. Ток /бг приводит |
к уменьшению |
(рассасыванию) заряда, накопленного в |
базе. Продолжительность рассасывания /р определяется временем, в течение которого заряд Q уменьшается от стационарного уровня Q{0) ~%pl<5\ ДО граничного Q r p ~ ~тр /бн, определяющего границу насыщения ( 5 = 1 ) . Ис ходя из экспоненциальной зависимости изменения заря да [22], можно получить следующее выражение для опре деления /р:
L |
« т я In / б 1 ~ 7 6 2 |
- |
r R In |
. |
(2.40) |
|
Очевидно, |
чем меньше |
степень |
насыщения |
и |
чем |
|
больше величина запирающего тока |
тем меньше дли |
|||||
тельность рассасывания. С момента |
завершения |
расса |
||||
сывания (рис. 2.13) начинается |
спад |
коллекторного |
тока |
|||
по экспоненциальному закону с постоянной времени тг^ от /к п до нуля.
') В р-области основными |
носителями |
заряда являются дырки, |
а неосновными — электроны; в |
га-области — |
наоборот. |
5<?
Аналогично предыдущему длительность спада коллек торного тока
' + = Тр1п |
Г ^ |
г " |
) |
• |
(2-41) |
Одновременно со спадом коллекторного тока изменя |
|||||
ется коллекторное напряжение: UK |
|
=—ЕК+1^КК. |
|||
Задержка выходного импульса |
при |
запирании насы |
|||
щенного транзистора приводит к |
уменьшению быстро |
||||
действия транзисторных ключей с ОЭ. |
Этот |
недостаток |
|||
можно устранить, если обеспечить работу |
транзистора в |
||||
режиме слабого насыщения |
( 5 = 1). Однако |
вследствие |
|||
значительного разброса коэффициента усиления р и его температурной зависимости использовать этот режим ра боты без дополнительных цепей связи практически не возможно.
Одним из способов борьбы с насыщением является фиксация потенциала коллектора снизу при помощи дио да при одновременном ограничении коллекторного тока величиной I K U = EK/<RK. Это достигается в ненасыщенном ключе с нелинейной отрицательной обратной связью.
На рис. 2.14 представлена схема ненасыщенного клю ча с ОЭ, в котором нелинейная отрицательная обратная связь достигается включением диода параллельно пере ходу коллектор—база. Пока напряжение база —коллек
тор U^K больше падения на пряжения iQR0, диод Д за перт, отрицательная обрат ная связь не действует и с ростом входного тока растут
ток |
базы |
1б и ток |
коллек |
|
|
|
|
|
|
тора |
t K = р/а- Как |
только ток |
|
|
|
|
|||
базы |
t-6 |
достигнет |
такого |
|
|
|
|
||
значения, |
при котором нап- |
D „ |
„ |
„ |
' |
~° . |
|||
|
|
г, 1 |
г |
|
Рис. |
2.14. Ненасыщенный ключ |
|||
ряжение |
Уб 1 < станет |
равным |
с |
отрицательной |
обратной |
||||
падению напряжения i0Ro, |
связью |
|
|
|
|||||
диод Д отпирается и даль |
|
|
|
|
|||||
нейший рост тока |
i B X мало |
влияет |
на |
режим |
транзисто |
||||
ра, так как значительная часть входного тока идет те перь непосредственно через диод, а ток базы /о практи
чески не |
изменяется. Если параметры схемы |
(рис. |
2.14) |
|||||
выбраны |
так, чтобы диод отпирался |
при токе |
базы |
£б = |
||||
— 1ои, транзистор |
будет |
находиться |
в |
режиме |
слабого |
|||
насыщения ( S = ' l ) |
при |
любых больших |
входных |
токах. |
||||
57
Исследования .ненасыщенных .ключей [44J показал)!, что они практически устраняют задержку выходного сигнала относительно запирающего импульса, не умень
шая значительно |
эффективность |
использования |
|
напря |
|||
жения питания. |
|
|
|
|
|
|
|
Транзисторный |
ключ управляется |
обычно выходным |
|||||
сигналом другого ключа. Связь |
между |
|
ключами |
|
может |
||
|
|
осуществляться |
|
или не |
|||
|
|
посредственно, |
или че^ |
||||
|
|
рез различные |
элемен |
||||
|
|
ты связи — резистив- |
|||||
|
|
ные |
делители, |
|
диоды, |
||
|
|
тр ai 13 исто р н ы е |
|
ус ил и - |
|||
|
|
тели и т. д. В |
|
зависи |
|||
|
|
мости |
от |
этого |
|
разли- |
|
|
"Ф^чают |
|
транзисторные |
||||
|
|
ллючи с непосредствен- |
|||||
|
|
н ы ми, |
рез исти в н ы ми. |
||||
|
|
диодными, |
транзистор |
||||
|
|
нымп |
|
и другими |
связя |
||
|
|
ми. |
Определим |
усло |
|||
|
|
вия |
управления |
тран |
|||
|
|
зисторным |
ключом при |
||||
|
|
различных |
видах свя |
||||
|
|
зи. Для надежного за |
|||||
|
|
пирания |
транзистора |
||||
|
|
необходимо, |
|
чтобы |
|||
Рис. 2.15. Ключи с резистивными не посредствен ными евязя-.М'Н
UG^U()D3, где £/ооз —
пороговый уровень глу бокой отсечки управ ляемого транзистора, а
для его насыщения нужно, чтобы / б 1 ^ / б 1 < — Л ш / Р ^ - Е к / Р ^ к -
При резистивных связях |
'(рис. 2.15а) условие запирания |
||||
транзистора Т обеспечивается |
при |
|
|||
|
и,б з ' |
|
|
|
(2.42) |
Выражение (2.42) |
справедливо, если |
UBX=UKH=0; |
|||
С/бП =0, |
{7бэз = 0, а запираемый транзистор |
рассматрива |
|||
ется как теиерато.р тока |
/ко нр-н условии IKORH"СЕК. На |
||||
сыщение |
транзистора |
Т |
при |
запертом |
управляющем |
транзисторе (UBYI^EK) |
обеспечивается при условии |
||||
Из (2.42) |
следует |
|
|
|
|
|
(2.44) |
а из (2.43) |
|
ко |
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.45) |
Условия |
(2.42) —(2.45) |
должн |
выполняться при |
Л<0 м а к с И pMiмпп- |
|
|
|
При непосредственной связи транзисторных ключей с |
|||
ОЭ (рис. 2.156), т. е. когда |
коллектор предыдущего |
||
транзистора соединяется непосредственно с базой после |
||||||
дующего, |
справедливо |
соотношение |
и^п = иК(П-\у Пусть |
|||
транзистор |
Ti насыщен, т. е. / б 1 > / б г ь |
тогда на -базу тран |
||||
зистора |
То будет подаваться |
весьма |
малое |
напряжение |
||
UKi=UKH. |
Если напряжение |
Uui=Uvn |
будет |
меньше того |
||
наибольшего значения |
напряжения U^, при котором по |
|||||
следующий транзистор |
остается закрытым |
— £/б3 (рис. |
||||
2.15в), транзистор Т2 будет практически заперт. |
||||||
Обычно |
с / 1 т ~ 0 , 1 В, a Ue3 |
германиевых |
транзисторов |
|||
составляет около 0,2 В; кремниевых — около 0,7-=-0,8 В.
Разность |
f t / б з — U m i ) |
определяет величину помехозащи |
|
щенности |
элемента. |
(Строго говоря, при U^2=UKi |
через |
коллектор транзистора Т2 будет протекать небольшой ток
l'K>h<o, так как напряжение £ / G 2 = £ / „ I < 0 создает |
не |
большое прямое смещение эмиттерного перехода Т2.) |
|
Режим насыщения последующего транзистора |
(на |
пример, 7"3) при запертом предыдущем транзисторе (на
пример, Т2) |
в схемах с непосредственными |
связями обес |
||||||
печивается |
практически всегда, так как ток базы откры |
|||||||
того транзистора (Т3) |
примерно (без учета I'J) |
равен то |
||||||
ку, |
протекающему через |
коллекторное |
сопротивление |
|||||
RK |
предыдущего запертого транзистора |
(Т2), т. е. |
||||||
где |
UK3 |
— напряжение |
на коллекторе |
запертого транзи |
||||
стора Тъ |
так как |£/кз| жЕк, |
1 б » £ к / Я = /кн. |
|
|||||
|
При таком значении тока базы открытый |
транзистор |
||||||
даже при малых значениях р всегда будет находиться в режиме глубокого насыщения.
Обычно в цепь базы транзистора включается резис тор R. Это приводит к выравниванию входных сопротив лений транзисторов, уменьшению глубины их насыщения, а также к увеличению быстродействия ключевой схемы.
59
