Файл: Видершайн, М. Н. Производственный контроль параметров элементов цифровой автоматики.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.10.2024
Просмотров: 126
Скачиваний: 0
^ |
осообенностями являетмся ма- |
||||
|
лое |
время |
восстановления |
||
|
) обратного сопротивления (ме |
||||
|
нее 10 нс) малая емкость |
||||
|
(1,— 5 |
пФ при нулевом сме |
|||
|
щении) и, что особенно ценно, |
||||
|
резкое восстановление обрат |
||||
|
ного сопротивления. Послед |
||||
|
нее |
объясняется |
наличием |
||
|
тормозящего поля в базе, |
||||
|
возникающего вследствие не |
||||
|
равномерного распределения |
||||
|
зарядов. Электрическое поле |
||||
Рис. 66. Зависимость тзад = / (/пр) |
направлено из глубины базы |
||||
к р—п переходу |
и поэтому |
||||
|
|||||
инжектируемых дырок в базу. |
затрудняет |
распространение |
|||
Накопленный заряд в таких дио |
|||||
дах расположен значительно ближе к р—п переходу и при приложении обратного напряжения рассасывание заряда про исходит аналогично обычному диоду, причем в течение всего процесса рассасывания под влиянием тормозящего поля дырки из всего объема базы направляются к р—п переходу.
Длительность постоянства обратного тока tx у таких диодов определяется соотношением
а длительность фазы восстановления / 2 не зависит от времени жизни дырок и определяется лишь величиной тормозящего поля.
При высоком уровне инжекции тормозящее поле в базе умень шается и переходный процесс приближается к виду, свойствен ному обычно для сплавных диодов.
Реальная характеристика задержки х ( /пр) полупроводнико вых диодов отличается от идеальной линейной зависимости.
Характеристика задержки тзад (/пр) может быть аппроксими
рована степенной функцией вида
/
(37)
где h — коэффициент, зависящий от времени жизни носителей тр
и установленных значений |
режима |
переключения |
||
/0бр = —£г~ и уровня обратного |
тока, |
при |
котором |
|
происходит отсчет тзад. |
|
|
/ (/пр) |
приве |
Идеальные и реальные характеристики тзад = |
||||
дены на рис. 66. |
t = |
fx (/пр) |
имеет "вид |
|
Идеальная линейная зависимость |
||||
134
При регулировке прибора время Т, равное максимальному отсчету прибора по шкале, устанавливается таким образом, чтобы истинное значение измеряемого промежутка времени и по казания прибора совпадали. При этом
Т = k l0.
Значение коэффициента k принимается за масштаб измерителя. При токе / истинное значение задержки t2 будет определяться соотношением
|
|
|
12 = |
hlm, |
|
|
(38) |
|
а измеренное значение |
tx соотношением |
|
|
|||||
|
|
|
П = |
И. |
|
|
(39) |
|
Из формул (38) и (39) найдем значение приведенной ошибки б |
||||||||
измерителя вследствие |
нелинейности |
тэад (/пр), |
т. е. |
|
||||
|
|
|
|
him — kl |
|
(40) |
||
|
|
|
|
|
kin |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при / = |
/ 0 |
|
Л/пт - kin |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
6 = |
kin |
|
|
|
|
откуда |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
h = |
|
|
|
(41) |
|
|
|
|
m—1 • |
|
|
|||
|
|
|
|
I 0 |
|
|
|
|
Подставляя значение h в выражение (40), получим |
|
|||||||
|
|
б |
Iо |
|
|
(42) |
||
|
|
|
|
|
|
|
||
Найдем значение /, |
при котором ошибка б будет максимальна |
|||||||
|
а б ___ 1_ |
|
|
|
|
(43) |
||
|
д/ |
~ |
I (/om-1)m /m“ 1— 0 = 0. |
|
||||
откуда |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/бтах = |
/уи 1”-"1. |
|
|
||
Максимальную ошибку бтах найдем, подставим в выражение |
||||||||
(42) /б гаах, т. е. |
|
|
m |
1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
/11— |
х~пг1м1—" |
|
(44) |
|||
|
|
|
|
|
|
= 1 ■т. |
||
Из |
последнего |
соотношения |
по |
реальной |
характеристике |
|||
т заД Н п р ) |
диода можно |
найти |
предельные значения |
изменения |
||||
прямого тока, обеспечивающие ошибку измерения б ^ |
бтах. |
|||||||
135
При заданном условии из соотношения (44) получим, что коэф фициент т в выражении (37) равен
т = 1 — 8тах. |
(45) |
Коэффициент т по экспериментальной кривой тзад (7пр) на ходится путем определения двух значений тзад (П и t2) при пря мых токах 7Х и / 2, соответственно
ti = hl\\
|
to |
II s* |
|
|
Откуда |
|
|
|
|
I’ |
ll |
|
|
|
“ |
|
|
|
Найдем значение т: |
|
1 |
^ |
|
|
||
|
|
ln77 |
|
m = — |
|
||
|
|
\n-j- |
|
Подставляя выражение (48) |
в формулу (45), получим |
||
^шах = |
1 |
1пТ |
|
y~‘ |
|||
1п~г~
1 2
(46)
(47)
(48)
(49)
По заданному значению Smax |
можно найти отношение -4*-, |
при котором ошибка измерения |
‘ г |
не превысит значения отах. |
Для уменьшения ошибки измерения б и получения линейной зависимости тзад от напряжения смещения U в цепь смещения
может |
быть |
включена |
нелинейная цепь. Предполагая, |
что ток |
в этой |
цепи |
изменяется по закону |
|
|
|
|
|
/ = - lF Ve |
(50) |
и подставляя формулу |
(50) в выражение (37), получим |
|
||
|
|
|
= |
<51) |
Для того чтобы тзад линейно зависело от V, показатель сте пени при V должен быть равен единице, т. е. вт = 1 или 0 =
_ J _
т
Из экспериментальной кривой тзад (7пр) находится значение т, после чего определяется необходимое значение 0, по которому подбирается нелинейная цепь, удовлетворяющая соотношению (50).
136
/
Она может быть получена последовательным включением нели нейного элемента с характеристикой
|
/ = kUn |
(52) |
и активного сопротивления R. Эта цепь описывается зависимостью |
||
V - |
RI + U, |
(53) |
где V — напряжение на зажимах цепи; |
при заданном |
|
U — напряжение на |
нелинейном элементе |
|
токе I. |
|
|
Качественно возможность получения заданной нелинейной характеристики при таком включении при заданном изменении тока / в пределах от / шах до / т1п можно рассмотреть, подставляя предельные значения R в выражение (53).
При R —>оо падением напряжения на нелинейном элементе можно пренебречь, поэтому
V = RI.
При R = 0 из формул (53) и (52) находим
г - и - ( т с У ’
т. е. нелинейность цепи будет определяться показателем степени нелинейного элемента.
При О << R <С оо нелинейность цепи будет определяться зна чением R и характеристикой нелинейного элемента.
Найдем значение R, которое при заданной характеристике нелинейного элемента в виде выражения (52) обеспечивает изме нение тока в цепи в зависимости от напряжения в соответствие
с соотношением (50). |
(50) |
заданные значения токов |
/ тах |
|||
Подставив в соотношение |
||||||
и / тш, получим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(54) |
|
|
= |
4 |
Й ,„. |
(55) |
||
Из выражений (54) и (55) |
найдем отношение -.^ш— при задан |
|||||
ных значениях Imx и / т1п: |
|
|
|
" min |
|
|
|
|
|
1 |
|
||
|
/ |
|
|
|
||
Уmax |
Imax |
\ |
ие) |
|||
V rnlri |
V |
l min |
1 |
|||
|
||||||
137
Подставив в соотношение (53) с учетом выражения (52) задан ные значения токов / тах и / т1п, получим
1
к „ „ = и „ „ + ( - х Ч ” ;
=
Найдем отношение
Ушах
t^min
Приравняв соотношения (56) и (59), получим
1
Я/mln + (-^ р ~ )
<57>
(58)
(59)
(60)
Из последнего соотношения найдем значение R, при котором ток в нелинейной цепи с последовательно включенным нелинейным элементом и активным сопротивлением R будет изменяться со гласно выражению (50) с заданным значением показателя сте пени 0
i |
l |
l |
|
|
|
|
(61) |
Соотношение (61) может быть преобразовано, |
если выразить ток |
||
/ т1п через ток / тах и коэффициент |
|
|
|
|
Р= /Imaxmin |
|
(62) |
Из соотношений (61) и (62) получим |
|
|
|
Я = |
|
|
(63) |
138
Подставив значение R в выражение (57) и (58), найдем Утах и Vmin. Затем из формулы (54) определим значение коэффициента
V' еmоv ]/' minе •
1 min
Для.нахождения зависимости тзад (У), подставив в выражение (51) значения h из соотношения (41) и г из соотношения (64), по
лучим
ts тГП
т |
= _ J L _ °___ у в п |
(64) |
заД |
тт—1т/0т " |
|
|
у0 к0 |
|
Учитывая, что 0m — 1, найдем
Тзад |
(65) |
Зависимость тзад (U) может быть получена линейной при соот ветствующем выборе элементов нелинейной цепи. Действительная характеристика тзад (У) будет отличаться от линейной вследствие неточности аппроксимации характеристики тзад (inp) полупровод никового диода и i (U) нелинейного элемента.
5. Время-амплитудное преобразование
Метод время-амплитудного преобразования заключается в пре образовании времени нарастания, спада или длительности им пульса в импульсы, амплитуда которых пропорциональна вре мени. В качестве время-амплитудного преобразователя может быть применена дифференцирующая цепь. Примером прибора, построенного по такому принципу, может служить прибор для разбраковки транзисторов по импульсным параметрам [17]. Блок-схема прибора приведена на рис. 67. С помощью прибора
Рис. 67. Блок-схема прибора для разбраковки транзисторов:
1 — автоколебательный мультивибратор ( 7 = 5 кГц);2 — усилитель-фор мирователь; 3 — усилитель мощности; 4 — испытываемый транзистор; 5 — дифференцирующая цепь; 6 — усилитель импульсов; 7 — кипп-реле; 8 — реле индикации
139