Так как ток !сч представляет собой коллекторный ток предыдущей ячейки, то, найдя / к из уравнения (ІО 17), получим
ы'сч |
I |
—(псч+ тісч) |
wC4АФ (1 |
аші) |
‘ С Ч а'сч= i k w h = ~ ^ ~ |
|£к —и т |
|
, (10.24) |
где |
|
|
тсч |
|
|
|
|
|
Т)С4 — Wk /Wq4 . |
|
|
Кроме того, суммарную н. с. сердечника ячейки можно |
представить в виде |
(/щ)2 = Сч’ч I |
= я 0 + |
/. |
(10.25) |
|
Тсч |
Подставляя (10.23)—(10.25) в (10.22), получим первое уравнение, связы вающее три неизвестные величины wC4, wls и wq:
АФ (1 + а Ш]) 2 АФ(1 + а Нп) |
|
. 2 |
|
|
----------------- |
шб + -------- |
---------(пСч+ |
т]с,;) wc4 + S w l-. |
|
R a |
|
Rn |
|
|
|
|
( Ен— ^иэ |
. Ecu |
. . |
.. |
(10.26) |
- Тсч |
----- n------ |
а 'сч + |
Щ + |
/ к ® н - |
Ho I |
\ |
гск |
Квх |
|
|
|
|
Если считывание с рассматриваемой ячейки производится не коллекторным током предыдущей ячейки, а по схеме рис. 10.4, а, т. е. от достаточно мощного источника тактовых импульсов, обеспечивающего режим /т = const, то вместо выражения (10.26) получим
АФ (1 + СХнп) |
2 |
г, |
, |
( . |
, |
Есм |
,, |
Л |
. |
, |
. |
---------------- wc + 5 ^ |
1= тсч |
lKwK + ITщт + |
—— |
а'б—Н0 I |
|
(10.27) |
Г'ВХ |
|
|
|
ч |
|
R b x |
|
I |
|
|
|
Определив из (10.26) |
время тсч, и подставив его в (10.23), находим |
|
|
Е к |
^Ata |
. Е см |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
— ё— о-’сч + —— т + IHwK — Н0 I |
|
|
|
|
__Лк________ ГЧВХ______________ |
|
|
|
|
. Л} = Rbx |
|
1 |
2 . |
ПСЧ+ Ч |
2 . |
Sw I |
|
|
(10.28) |
|
|
ЯВХ |
"Ь |
^ |
tc’c4 ~f~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Як |
ДФ(1+«ни) |
|
|
|
|
Налагая на /б = |
/ (щСч> wö) условия |
максимума (діъ/дшсч ■= 0; |
dl^/dw^ = |
|
= 0 при соответствующих значениях вторых производных), которые вытекают из сформулированного ранее условия минимального времени тПф, получим в до полнение к (10.26) второе и третье уравнения, связывающие шсч, и>к и wß. Так как обычно выполняется условие
|
w6 Egg |
« |
Щ |
Ек-7/к |
+ /к®к--Я0 /, |
|
|
|
R вх |
|
|
|
Я„ |
|
|
|
|
|
величиной ШбЯсм/Явх можно пренебречь. |
|
|
|
|
|
Согласно |
условию ді^/діоа = |
02 |
|
|
|
|
|
|
2 |
Д Ф (1+ аНп) |
|
, |
, |
Д Ф (1+ анп) |
г . „ |
, |
(10.29; |
т — ----------------- — (псч + Леч)--------ё--------Wc4 + |
L |
|
ГЧВХ |
|
|
|
|
« к |
|
|
|
|
Б соответствии с условием |
дІ^/дшсч = 0 |
|
|
|
|
|
|
г |
„ |
|
Яц(Яо/ 7кщк) |
= |
|
|
|
|
Исч — 2гссч------- г--------------- |
|
|
|
|
|
|
|
|
£ к |
^ к э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
Як |
|
|
|
ДФ(І + аШ1) |
tt’6 |
+^ uj / |
J |
(10.30) |
|
("сч H“ Псч) АФ (1 "Ьанп) |
U |
^вх |
|
|
При совместном решении уравнений (10.26), (10.29) и (10.30) можно найти потимальные числа витков трех обмоток, обеспечивающие максимум тока /д, а следовательно, и минимальную задержку между подачей считывающего им пульса и появлением импульса коллекторного тока:
|
|
|
|
|
Wo. |
|
|
(Ек |
|
икэ)тСч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(10.31) |
|
|
|
|
|
|
2 ( я сч + і1сч) ДФ (1 + а „ п ) ’ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
»О.оит- |
j / дф(1^ Хаіш)[ |
|
(Ек • ■^кэ)2 Тсч |
|
|
|
|
+ |
|
I |
|
(10.32) |
4 (Псч + |
11сч) Е й АФ (1 + |
а нп) |
|
|
|
|
|
|
АФ (1 + |
и 1!П) L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Sw l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(10.33) |
|
|
|
|
|
|
|
' K ^ K , О П Т — |
|
|
|
+ Н 01. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Подставляя оптимальные числа витков в (10.28), можно определить макси |
мально возможный ток в базовой цепи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/іб max |
|
|
АФ (1 + |
&нп) |
|
|
(Ек- ■ияэ)2 |
|
|
|
+ |
swn |
|
|
- Y |
|
Евх |
.4 |
( П с ч + |
'Псч) |
|
|
ДФ (1 + |
а ші) |
|
2 |
|
J |
2^ВХ |
|
|
|
|
|
|
|
Тсч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(10.34) |
ла |
Для расчета количества витков должны быть заданы или уже рассчитаны чис |
ячеек |
записи |
лзап |
и считывания псч, параметры коллекторной цепи |
Ек. RK |
и /к, параметры сердечников АФ, анп. |
Sw, Н0 и I, |
характеристики транзистора |
g |
|
|
|
|
|
|
|
Евх = |
|
f (1б)> |
тпф = |
ф (/б) |
и Тр + |
т3ф=г|)(/д) |
ом |
|
|
|
|
|
|
|
(или |
статические |
|
параметры, |
позволяющие |
|
|
|
|
|
|
|
по приведенным формулам найти тПф, тр и тзі) |
|
|
|
|
|
|
|
|
для того |
|
или |
иного |
тока |
/ б). |
|
|
ф |
ПО |
|
|
|
|
|
|
|
|
Так |
|
как |
RBX |
у транзисторов |
различно |
SO |
|
|
|
|
|
|
даже одной и той же марки |
и зависит от тока |
|
|
|
|
|
|
/ б (рис. |
10.9), |
целесообразно |
для стабилиза |
|
|
|
|
|
|
|
|
ции |
сопротивления |
базовой |
цепи |
включать |
і0 |
|
|
|
|
|
|
|
последовательно |
с |
обмоткой |
шд добавочное |
|
|
|
|
|
|
|
сопротивление |
/?д, |
и |
за |
RBX принимать сум |
|
|
|
|
|
|
|
|
марное |
сопротивление |
в цепи базы. |
|
о |
|
10 |
|
го |
so |
і0 п |
т |
|
Рекомендуется следующая последователь- |
|
|
ность расчета. |
Вначале |
при заданном |
|
|
|
|
|
|
|
О* |
|
гЬ г »г і ш г п о » * |
/ Л О П \ |
тт |
|
Л |
|
0 \ |
определяют |
необ |
|
|
|
|
|
|
|
|
формулам |
(10.20) |
и |
(10.18) |
|
Рис. |
10.9. |
Зависимость |
ходимую |
|
длительность тзап |
импульса записи |
|
входного |
сопротивления |
и число витков швх. |
|
Затем в |
формуле (10.34) |
|
транзисторов от тока ба |
опускают |
|
члены, |
содержащие |
тсч, |
задаются |
|
зы для двух |
разных об |
£см и определяют |
в первом приближении /д. |
|
|
|
|
разцов |
|
|
По |
характеристикам |
|
транзистора |
находят |
|
|
|
|
|
|
|
|
время |
|
Тр + т3ф и |
время тсч, равное т3 |
|
|
0 .. |
методом |
|
|
|
(ТР ~Ь тзф)- Найденное xcq |
уточняют по фор |
муле (10.34) |
последовательных |
приближений. |
После этого по |
(10 31) |
и (10.32) |
определяют число |
витков |
обмоток шсч и |
юд, |
а |
по |
(10.33) находят |
н. с. коллекторной обмотки. Число витков аук определяют, найдя предваритель
но ток / к из (10.15). Если условия (10.14) не соблюдаются, уточняют расчет при новом значении £ см. г
В случае, если задано быстродействие, расчет начинают с определения до пустимой нагрузочной способности ячеек язап. Если считывание информации производится не от предыдущих ячеек, а от генератора тактовых импульсов за исходное вместо (10.26) принимают уравнение (10.27).
„ П р и м е р 10.2. Введем положительную обратную связь в МТЯ на ферри
те 0,7 ВТ и транзисторе МП16Б, рассчитанную в примере 10.1 (S |
10.1) и произ |
ведем ее расчет для общего случая (рис. |
10.8). |
Н |
|
Решение. Число допустимых ячеек |
на запись сокращается |
на ті ä; 0 8 |
— |
нАгЛл nP‘ формулы (10Л°) и (10.20)] и равно /гзап, доп = |
4. Число витков й о д |
ной обмотки сохраняется швх = 1 2 . |
, |
Зададимся г)сч = |
0,9 и определим |
по (10.31) при пСч = 4: |
|
|
|
(15 — 0,6) 2-10-« |
|
|
|
|
|
= 8,7 ж 9 витков. |
|
|
|
2(4 + 0 ,9 )0 ,34-10-6 |
По табл. |
10.1 при UбЭ= |
1,6 в ток / б = 40 ма. Следовательно, входное со |
противление транзистора можно принять RBX = 40 ом. |
Тогда число витков базовой обмотки по (10.32) |
®б. опт : і / — |
|
— I |
(15 — 0,6)2 (2 ■ІО-6)3 |
|
|
+ 0,47. ІО“6 • 0,78 |
V |
0,34 • |
10-" |
4(4 + 0,9)95 • 0,34 . ІО"6 |
|
|
12 |
= 14,1 ж 14 |
витков. |
Намагничивающую силу коллекторной обмотки найдем по (10.33):
Fк. ОПТ —* Л< WK. |
2 • 0,47 • 10-6 • 0,78 |
2- |
+ 0,96-0,78 = 1,12 а. |
|
10- |
Считая, что по коллекторной |
обмотке в процессе перемагничивания сердеч |
ника течет ток / к = /«max — 0,15 |
а (на самом деле на этом участке /к < /н шаі)і |
получим |
F к , о п т |
1 > 1 2 •= 7 ,5 ж 8 витков. |
WK. опт • |
|
/к |
0,15 |
Проверим величину чсч, которой задались в начале примера:
і1сч=дак/О)сч= 8 /9 = 0,89 ж 0,9.
§ 10.4. РАСЧЕТ МАГНИТОТРАНЗИСТОРНЫХ ЯЧЕЕК ПО ЭКВИВАЛЕНТНОМУ СОПРОТИВЛЕНИЮ СЕРДЕЧНИКА
В.ряде проектных организаций применяют методы расчета МТЯ,
вкоторых в качестве одного из параметров используют эквивалентное сопротивление феррита (под ферритом в данном случае подразумевают сердечник из любого ферромагнитного материала).
Пусть в одну из обмоток ферромагнитного сердечника с числом витков w посылается ток /, а остальные обмотки разомкнуты. Тогда ток / является чисто намагничивающим, а энергия, затрачиваемая на
перемагничивание,
W = |
+ вт |
ш — Idt = Iw АФ(1 + а ип). |
|
Г |
(10.35) |
|
|
J |
dt |
|
|
Введя эквивалентное |
сопротивление феррита Ra, |
эту энергию |
можно выразить |
в |
виде |
|
|
|
|
|
W = P R a.ф т, |
(10.36) |
где т — время |
перемагничивания |
сердечника. |
|
Заменив в (10.36) ток / через |
напряженность магнитного поля |
Нт, из (10.35) и (10.36) получим |
|
|
|
|
R |
АФ^ + ГСнп) ^ |
(10.37) |
|
|
|
|
|
н т/т
У д е л ь н ы м э к в и в а л е н т н ы м с о п р о т и в л е н и е м ф е р р и т а назовем
|
ГЭ.ф |
АФ (1 ^ Ящі) |
(10.38) |
|
Нщ Іх |
|
|
|
|
где Нт = Sw/r + Н0 — напряженность магнитного поля, |
обеспечи |
|
вающая перемагничивание сердечника за время т. |
|
|
Критерием правильности расчета МТЯ в таких методах является |
|
выполнение условия возбуждения. Смысл его состоит в том, |
что после |
начала перемагничивания сердечника (под действием тактового им пульса) МТЯ должна создавать только за счет положительной обрат ной связи напряженность не меньше Нт даже в том случае, если такто вый ток уже прекратился.
Выведем условие возбуждения для схемы МТЯ с ПОС в цепи кол лектора (см. 10.4, а). Так как после прекращения тактового импульса сердечник будет находиться под действием намагничивающей напря женности обмотки wK и размагничивающей напряженности обмотки w0y условие возбуждения можно записать в виде
(10.39)
Здесь и в дальнейшем подразумеваются средние значения токов, напряжений и сопротивлений.
Базовый ток схемы
|
Cg |
__АФ (] -f осңп) |
(10.40) |
|
^вх |
т/?вх |
|
|
коллекторный ток связан с базовым формулой
Рдпн ^б’
где [ідин — динамический коэффициент усиления транзистора по току. Заменив в (10.39) токи / к и / б согласно (10.40), получим
АФ (1 Ч-Икп) |
W,r |
Н т l- |
“»б (Рд |
Если в этом равенстве сделать подстановку (10.38), то условие воз буждения для схемы МТЯ с ПОС в цепи коллектора можно привести к виду
У' R bx Т* 'э.Ф w6 |
(10.41) |
гэ ф WKw6 |
|
Для МТЯ с ПОС в цепи эмиттера (рис. 10.4, б) условие возбужде ния выводится аналогично; отличие только в том, что намагничиваю щая напряженность создается не коллекторным, а эмиттерным током:
Fs = I3wB— /б щб> Я т /.
Эмиттерный ток связан с током в базовой цепи выражением
^э — ^б(Рдии+ О-
Выполнив соответствующие предыдущему случаю подстановки получим условие возбуждения для МТЯ с ПОС в цепи эммитера:
^ и х ~ЬЛя.Ф ( щ — w s ) 2 |
ßДпн |
( 1 0 . 4 2 ) |
гЭ.ф (wg —wB)wa |
|
П р и м е р 10.3. Рассмотрим один из методов, |
в котором использованы эк |
вивалентное сопротивление феррита и условия возбуждения, на примере расчета
|
схемы МТЯ с |
ПОС |
в цепи коллектора (см. |
1 |
|
рис. 10.5,в). (Выполнено инж. В. |
Е. Саниным). |
|
т’ |
|
Параметры сердечника изферрита 0,16ВТ: |
_L__ |
|
размеры |
2Х 1,4X1 |
мм3; |
Вг |
= 21,0 стл; |
мксек |
|
Ни => 0,6 |
аісм; |
а нп = |
0,05; |
Sw= |
0,32 мки/см; |
|
|
I = 0,535 |
см; |
s = 0,3 • 10-г |
см2; ДФ = |
|
=0,126 мквб.
ВМТЯ применен транзистор МП16Б. Частота работы МТЯ 250 кгц.
и длительности импульсов тІза3 п |
= |
0 , 8 |
мксек, |
|
|
|
тсч = |
0,4 |
мксек. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение. Примем среднее входное со |
|
|
|
противление |
транзистора |
RBX = |
|
120 ом (см. |
|
|
|
рис. 10.9). Для феррита 0,16 ВТ |
по характе |
|
|
|
ристике |
1/т = f, |
(Hm), |
|
изображенной |
на |
|
|
|
рис. 10.10, найдем необходимую |
для |
приня |
|
Рис. 10.10. Характеристика |
того |
быстродействия напряженность |
Нт = |
|
перемагничивания феррита |
= 1,5 |
а/:м. |
Из |
импульсных |
характеристик |
|
|
0,16 ВТ |
транзистора (рис. |
10.2, б) для / к max = |
120 ма |
|
|
|
и тсч = 0,4 |
мксек |
находим |
Ід - - 25 ма. |
|
|
|
|
Удельное эквивалентное сопротивление феррита |
|
|
Гя.ф ■ |
ЛФ (1 + ссип) |
0,126(1+0,05) |
- 0,417 ом/еитков2. |
|
|
Нп |
|
|
|
1,5 • 0,535 • 0,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приравняв правые части двух |
выражений для |
напряжения в базовой об |
мотке |
|
|
|
,, |
= |
АФ (1 |
+ |
осНп) |
|
|
|
|
|
|
|
|
и U g = l g R B |
|
|
|
|
и д |
---------------------- |
т |
|
|
|
|
|
|
|
Тсч |
|
|
|
|
|
|
и учтя равенство (10.38), получим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 RBX |
|
25 • ІО-3 |
- 120 |
= |
10 витков. |
|
|
|
Щ > Нт ІГ\8.ф |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,5 • 0,535 • 0,417 |
|
Для надежности ввода транзистора в режим насыщения увеличим число |
витков до |
wg — 14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Число витков коллекторной обмотки |
|
|
|
|
|
|
|
H m |
l + I g w g |
|
1,5 • 0,535 + 25 •JO- |
14 |
|
|
|
= ■ |
Л; I |
|
|
|
|
|
120- |
10- |
|
|
10 витков. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Необходимое сопротивление коллекторной цепи |
|
|
|
|
|
Rк : |
Ек |
|
|
|
15 |
|
|
= 125 ом. |
|
|
|
|
|
|
|
120 • Ю-з |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Динамический коэффициент усиления в выбранной точке импульсных ха |
рактеристик транзистора |
|
|
|
|
m a x |
1 2 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
л |
п |
|
|
|
|
|
Р д и н = — ;— = |
25 |
= 4 < о - |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
|
|
|
|
