3.Почему у фаитасторна с катодной связью отсутствует 2 я петля положительной обратной связи?
4.Какие требования предъявляются к пентоду ’фантастропа?
§ 9.5. ФАНТАСТРОН НА ТРАНЗИСТОРАХ
Для создания транзисторного фантастрона необходнм’о иметь многоэлектродный транзистор, аналогичный ламповому пентоду. Таких транзисторов пока нет. Однако путем соответ ствующего в к л ю ч е н и я
|
|
|
|
|
|
трех |
транзисторов |
можно |
а |
получить составной пен |
|
тод |
(рис. 9.10). |
База |
|
транзистора Т2 выполняет |
|
роль первой сетки пенто |
|
да, коллектор транзисто |
|
ра ТЗ — второй сетки и |
|
база |
транзистора |
77 — |
|
третьей |
сетки. |
Источник |
|
£ й:, |
служит для |
созда |
|
ния |
необходимого |
режи |
|
ма |
работы транзистора |
|
ТЗ и принципиальной ро |
|
ли не играет. |
|
|
|
В таком составном пен |
|
тоде имеет место эффект, |
|
аналогичный |
траизитрон- |
|
ному эффекту в лампо |
|
вом |
пентоде. |
Действи |
|
тельно, изменяя напряже |
|
ние Мб! на базе транзи |
|
стора 77, можно осущест |
|
влять |
перераспределение |
|
коллекторного тока /к» транзистора |
Т2 между эмнттсрнымп |
токами транзисторов 77 и ТЗ. |
При этом характер зависимостей |
і-эі — ? ( « б і ) 1 |
Б а |
f |
(« ö i ) |
такой же, как у зависимостей |
|
|
|
|
І „ ~ ? («#:!*) |
I |
І g-l |
/ |
(«д-sft) |
На рис. 9.11 представлена принципиальная схема фантастрона на составном пентоде из трех транзисторов.
Рассмотрим работу фантастрона по стадиям, используя временные диаграммы напряжений (рис. 9.12).
1. Исходное состояние |
|
|
|
Параметры |
элементов |
подобраны таким |
образом, |
что |
в исходном |
состоянии транзисторы Т2 и ТЗ открыты и |
на |
сыщены, а транзистор 77 |
закрыт. На рис. 9.13 |
представлена |
эквивалентная схема, ха |
|
|
|
рактеризующая |
исходное |
|
|
|
состояние |
|
транзисторов |
|
|
|
Т2 и ТЗ. В этой |
схеме — |
|
|
|
Яа, — |
RqRg |
|
|
|
|
|
R , |
f |
R a |
|
|
|
-68 — |
Еѵ |
R:, |
Ro |
Ra |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
'! |
|
|
|
эквивалентные сопротив ление и напряжение в цепи базы транзистора ТЗ.
Чтобы транзистор Т2 был открыт и насыщен, должно выполняться не равенство
где — коэффициент усиления по току транзистора Т2. Условие насыщения транзистора ТЗ можно получить из
следующих простых соображений. Ток базы транзистора ТЗ в исходном состоянии должен превышать насыщенный ток базы этого транзистора, т. е.
/бз - R бз- > |
< к.нЗ |
/,б.иЗ |
бз |
1 Г |
где Рз — коэффициент усиления по току базы транзистора ТЗ.
Следовательно, неравенство -г~ -zrn~ является уело-
вием насыщения транзистора ТЗ.
Транзистор ТІ закрыт благодаря тому, что и цепь базы включен источник положительного напряжения /:см. Следует заметить, что фантастрон будет работать и без источника £ см, однако стабильность длительности импульса при этом будет хуже из-за увеличения коллекторною тока транзистора ТІ в исходном состоянии.
Диод открыт и фиксирует потенциал коллектора транзис тора ТІ на уровне Up- Конденсатор С заряжен до напряже ния
LJ( Ü |
б ' к I и ~ I ' u.S'Jh |
. |
2. Запуск и первое опрокидывание
Положительный запускающий импульс через диод Д и кон денсатор С поступает на базу транзистора Т2 и выводит его из режима насыщения. Напряжение ик.э2 понижается, напря жение «б.эі повышается, и транзистор ТЗ также выходит из режима насыщения. Понижение потенциала коллектора нк«з транзистора ТЗ передается через ускоряющий конденсатор Су па базу транзистора ТІ, и транзистор ТІ открывается. С этого момента времени вступает в действие положительная обрат ная связь, состоящая из двух петель (рис. 9.14).
{я петля
1«г| —li — U t a I — ■U 61 j -
I (i6?VI
/ |
\ t ) i j — Us j — l l „ j — Uf.J—] |
|
|
2-sпетля |
|
|
|
Рис. 9.14 |
|
|
|
Действительно, после того, как |
транзистор ТІ |
открылся, |
изменение напряжения на его базе |
//<>.*, будет вызывать пере |
распределение коллекторного тока |
Д, транзистора |
Т2 между |
эмиттерами транзисторов ТІ и ТЗ таким образом, что с умень шением напряжения «б ■>, ток іэ, будет увеличиваться, а ток
іэ3 — уменьшаться.
Первая петля действует следующим образом. С уменьше нием напряжения иб .* , ю к увеличится. Увеличение тока іэі вызывает увеличение тока ік1 и повышение потенциала кол лектора транзистора ТІ. Повышение потенциала ик1 через
конденсатор С будет передаваться на балу транзистора |
Т2, и |
транзистор Т2 |
будет нризакрываться. |
Ток коллектора |
уменьшается, |
потенциал коллектора |
транзистора |
Т2 по |
низится. Понижение потенциала « к.э? вызовет увеличение на пряжения на базе //с93 транзистора ТЗ. Гок коллектора тран зистора ТЗ уменьшится. Понижение потенциала его коллекто ра ика через ускоряющий конденсатор Су передастся на базу
транзистора 77 и т. д. |
|
Вторая петля действует так. С уменьшением напряжения |
«й.э, |
уменьшается ток |
і.я и понижается потенциал коллекто |
ра |
икЯ. Следовательно, |
потенциал базы и6, транзистора 77 |
также будет понижаться, что вызовет еще большее уменьше ние напряжения іп . з ѵ
Одновременно в схеме действует и отрицательная обратная
связь. С увеличением тока |
потенциал коллектора транзис |
тора 77 иКІ повышается. |
Повышение потенциала //„, переда |
стся через конденсатор С на базу транзистора Т2. Ток коллек тора /,<•; при этом будет уменьшаться, следовательно, будет \ меныпать п ток
Параметры элементов схемы подобраны таким образом, что положительная обратная связь действует сильнее отрицатель ной, поэтому процессы в схеме будут развиваться лавинооб разно. Лавинообразный процесс первого опрокидывания пре кратится тогда, когда транзистор ТЗ закроется. К этому 'мо менту времени транзистор Т2 оказывается в активном режи ме, а транзистор Т1 может быть как в активном режиме, так и к режиме насыщения.
За |
время первого опрокидывания потенциал пкі и напря |
жение |
скачком возрастают на небольшую величину зС . |
Диод после первого опрокидывания закрывается и отключает цепь запуска от фантастрона.
3. Состояние квазиустойчивого равновесия
В этом состоянии идет процесс перезаряда конденсатора С ог источника 7:к через транзисторы Т2 и 77 и резистор к,-,,.
Отрицательная обратная связь стабилизует ток перезаря да конденсатора С. Пусть ток Д уменьшился, тогда напряже
ние и;, з, также уменьшится, а ток |
іК, |
увеличится. Следова |
тельно, токи |
іэ, и /К| и потенциал |
z/Kl |
коллектора 77 |
также |
увеличатся. |
Увеличение |
потенциала |
гг|(, будет |
препятство |
вать уменьшению тока іс- |
Действие отрицательной обратной |
связи можно представить цепочкой |
|
|
|
|
t Іс I |
Ur,,э, I |
i„ |
f |
c, |
t |
Cl t |
IIUl |
* “ X |
Однако полной стабилизации нет. Постепенно ток іс будет уменьшаться, следовательно, напряжение «б.э2 будет также уменьшаться, а напряжение ик.э<> и потенциал ик1 будут уве личиваться по закону, близкому к линейному.
Напряжение на базе транзистора ТЗ
при этом будет уменьшаться.
4. Второе опрокидывание и восстановление исходного состояния схемы
Как только напряжение Нб.э3 станет равным нулю, тран зистор ТЗ откроется. Потенциал ик?> увеличится, следователь но, увеличится потенциал базы нб1 транзистора 77. Если к этому моменту времени транзистор Т1 был в активном режи ме, то сразу же начнется второе опрокидывание. Если же тран зистор Т1 был в режиме насыщения, то второе опрокидывание начнется после выхода этого транзистора из режима насыще ния.
В результате второго опрокидывания транзистор Т1 закры вается, а транзисторы Т2 и ТЗ входят в режим насыщения. После этого конденсатор С будет восстанавливать свой заряд от напряжения Ек через участок эмиттер-база транзистора Т2 и резистор
Потенциал ик1 после небольшого скачка будет стремить ся к уровню — Ек по экспоненциальному закону. Как только потенциал ик1 достигнет уровня 7/р, откроется диод и зафик сирует ик1 на этом уровне.
Выше отмечалось, что во время рабочей стадии транзистор 77 может находиться в активном режиме или в режиме на сыщения. Наилучшая стабильность длительности импульса
будет тогда, когда транзистор 77 находится в активном режи ме и в режим насыщения входит лишь в конце рабочей ста дии. Для этого случая произведем вывод формулы длитель ности импульса.
Для квазиустойчивого состояния справедлива эквивалент
ная схема, изображенная |
на рис. |
9.15. |
Пунктиром |
выделен |
усилитель. Эта схема аналогична |
эквивалентной схеме ГПН |
с отрицательной обратной связью |
(см. рис. 3.28). |
Следова |
тельно, в соответствии с |
формулой |
(3.18) потенциал ик1 |
в рабочей стадии будет определяться выражением