Файл: Важенина, З. П. Транзисторные генераторы импульсов миллисекундного диапазона.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 31.10.2024

Просмотров: 129

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Изменений токов второго каскада (закрываемого) составлю

 

 

 

___ Rn 11^ВЫХІ____

(0.8)

 

 

 

IR* II ^выхі) +

Біхг ’

 

 

 

 

Д/БЫХ2П і о Д / 0 X211 ---- U ü

_____ КцКцз (Ru )1/-пыхі)______

(0.9)

(Я + ^BXl) f(/?H II"^БЫХ1) + rпхг]

 

 

 

 

Приращение

входного тока первого

каскада,

обусловленное Д/ въ1ігв,

равно

 

 

 

 

 

 

 

Д/„

: Д/,

 

«»I

 

 

 

( « В

1| ^ в ы х г ) +

АіХІ

 

 

 

 

 

= н,

 

КнКы (Rn II ЛіЫХІ)(Rn II ^пыхг)

(0. 10)

D ( t f +

ГDXl )I(«*II ГВЫ Хі)

T“^ВХй] [(Я* ||спыХ2)~ЬЛзХ1]

 

Для возбуждения мультивибратора необходимо, чтобы прира­

щение. Д/вхі

превышало ток возбуждения, т. е. Д/цхі>/вхів

или

г.

_______ (Rи II Ліыхі) (Rn Я Лжхг)_________

(0. 11)

Лі.Лгі

[(/?J|

 

 

ГBXlJ

 

 

ЛшХІ ) “Ь ^вхг] [(^н || гпыхг)

 

В этом выражении дробный множитель меньше единицы, поэтому

должно

выполняться условие

 

 

 

 

 

 

КиКіі>1.

 

 

(0.12)

Из

трех схем включения транзисторов:

с .

общим

эмиттером

(ОЭ),

с

общим коллектором

(ОК),

с общей

базой (О Б )— схема

с ОБ

обладает /С.= а<1, а

схемы с

ОЭ и ОК

имеют

Кі> 1— со­

ответственно ß и (ß+1). Поэтому при построении мультивибратора

следует использовать

хотя

бы один

из каскадов

усиления

с ОЭ

или ОК.

 

 

 

 

 

 

В классической схеме мультивибратора на транзисторах с ОЭ

условие (0.12) имеет

вид KiiK;2~ ß 2> l или

 

 

 

 

 

iß>l.

 

 

 

(0.13)

Рассматривая другую

общеизвестную схему — с

эмиттерной

времязадающей цепью ([21],

приходим

к тому же

условию

(здесь

KiiKi2 = a ( ß + 1) = ß).

Следовательно,

выражение

(0.13)

представ­

ляет собой принципиально необходимое требование возбуждения. Известно, что с уменьшением токов, протекающих через тран­ зистор, коэффициент ß уменьшается [7]. Так как при увеличении R

ток возбуждения / к ц

уменьшается, очевидно, ß

понижается. В ра­

боте [7] показано,

что ß ^ l у

кремниевых транзисторов при порого­

вом напряжении

|е0| =

(0,3 ...

0,5)

В.

от 0,01 до 1 мкА

В диапазоне

токов

коллектора

/ к и базы

зависимость ß от

тока

можно

аппроксимировать

выражениями

 

Р - Р 1/ / ^ Г =

( Р 1)2/б //’,

 

(0.14)

где ß> — коэффициент ß при токе коллектора

=

1 мА.

9



Для токов /ц н Ус от 1 до мкА

(O.lS)

При токах / к и / о от 10 до 100 мкА

(0.16)

Приведенные выражения являются приближенными, особенно на краях диапазонов. По формуле (0.14) находим, что у низко­

частотных транзисторов типа МП111 ...

МП116 (ß' = 10 ... 20)

коэффициент ß = l при /о = (1 ... 0,125)

мкА. Экспериментальные

исследования показывают, что допустимо устанавливать минималь­ ный ток заряда / Зарынп=1 мкА.

Релаксационным генераторам на полевых транзисторах и на полевых в сочетании с биполярными посвящена гл. 2. Входное со­ противление полевых транзисторов значительно превосходит вход­

ное

сопротивление биполярных транзисторов и составляет 10s ...

...

10°

Ом

для транзисторов с управляющими р-п переходами и

1010

...

ІО15

Ом для МДП-транзисторов. Входная цепь МДП-тран-

зисторов не потребляет, а полевых с р-п переходом почти не по­ требляет тока. Это снижает ограничение на максимальную вели­ чину сопротивления хронирующего резистора R, включенного в цепь затвора. В релаксационных генераторах, собранных на полевых транзисторах, можно использовать хронирующие резисторы Якакс = ='(1 ... 10) МОм и даже выше. Это позволяет генерировать им­ пульсы в миллисекундном диапазоне при предельно малых значе­ ниях емкостей хронирующих конденсаторов ( С ^ 10 000 пФ). По­ этому такие генераторы легко реализуются в гибридном интеграль­ ном исполнении с применением тонкопленочных ДС-структур.

Температурная стабильность релаксационных генераторов на полевых транзисторах не зависит от выбора величины хронирую­ щего сопротивления (как в генераторах на биполярных транзисто­ рах). Она определяется зависимостью напряжения отпирания (по­ рогового напряжения) полевого транзистора во от температуры.

Недавно появившемуся классу релаксационных схем на тран­ зисторном эквиваленте двухбазового диода (ЭДД) посвящена гл. 3. Двухбазовый диод (однопереходной транзистор) (8, 9] конструктив­ но представляет собой пластину или нить из полупроводника п- или p-типа, в которой на определенном расстоянии от одного из выводов сформирован точечный эмиттер из полупроводника другого типа. Такое устройство представляет собой полупроводниковый при­ бор с отрицательным сопротивлением.

Рассмотрим двухбазовый диод п-типа (рис. 0.4). На пластину гомогенного полупроводника л-типа длиной L подается менаду вы­ водами бі и бг напряжение питания Е. На расстоянии L і от ба­ зового вывода бі расположен точечный эмиттер Э из полѵпооводника p-типа. Напряжение Е равномерно распределено вдоль пла­ стины и составляет в точке Э

Uv пор=£(Аі/А) = £ о

(0.17)

10


где

 

L ,

Rp,

pL,/S

(0.18)

71 ~

L

Rl

pL/S

 

Rl — сопротивление всей

пластины;

RL^— сопротивление

участка

пластины протяженностью

L і;

р — удельное сопротивление

материа­

ла пластины; 5 — площадь

пластины.

 

переход

До тех пор, пока напряжение ua<Ua ПОр, эмиттерный

заперт и в двухбазовом диоде существует очень небольшой эмит­ терный ток Іо и выходной ток

/ выхо—EIRl -

(0.19)

При увеличении иа до величины Ua І10р эмиттерный переход от­ пирается и в область пластины Li инжектируются носители. Это

Рис. 0.4. Двухбазовый диод я-типа и его входная н выходная ха­ рактеристики.

приводит

к увеличению проводимости участка

Lt

и уменьшению

R l о Так

как

сопротивление участка

(LLі) остается неизменным,

величина Efy

//?,

понижается, что

вызывает

еще

большее отпи­

рание р-п перехода и увеличение тока ь. Поэтому на входной , и выходной характеристиках появляются участки отрицательного со­ противления.

Двухбазовый диод

может

быть смоделирован транзисторным

эквивалентом, который

имеет

характеристики

такого же вида и

работает в схемах аналогичным

образом (5, 9].

Транзисторный экви­

валент двухбазового диода (рис. 0.5) состоит из двух транзисторов противоположного типа проводимости и делителя напряжения на сопротивлениях. Существует два варианта ЭДД, первый из кото­ рых (рис. 0.5,о) имитирует двухбазовый диод я-типа, т. е. питается от положительного напряжения и управляется напряжением, пода­ ваемым на эмиттер р-п-р транзистора, служащим эмиттером ЭДД. а второй (рис. 0.5,6) имитирует двухбазовый диод p-типа. Принци­ пиального отличия в механизме работы обоих вариантов нет, по­ этому здесь и далее будем рассматривать схемы на . ЭДД я-типа

(рис. 0.5,а ).

Статические характеристики двухбазового диода и его тран­ зисторного эквивалента идентичны. Однако ЭДД обладает значи­

тельно большей универсальностью, так

как выбором транзисторов

й йзмрнрйиехі резисторов Л{ь-рі) и R n

можно регулировать прак-

 

1!


тически все параметры характеристик. Очень важным преимущест­ вом ЭДД является возможность подключения нагрузки к средней точке делителя, что позволяет получить более мощный импульс тока, чем у двухбазового диода.

Рассмотрим простейшие схемы автоколебательного и ждущего мультивибраторов на ЭДД.

На рис. 0.6 изображена схема автоколебательного мультивиб­ ратора на ЭДД и временные диаграммы напряжений в характерных точках мультивибратора при работе его в установившемся режиме. Пользуясь этими временными диаграммами, опишем работу муль­

тивибратора.

напряжение ис мень­

Пусть происходит заряд конденсатора и

ше напряжения на базе первого транзистора

(О пы т). Это значит,

что на управляющем электроде (эмиттере) ЭДД напряжение ниже порогового. При этом ЭДД закрыт, т. е. транзистор 77 заперт

Рис. 0.5. Два варианта транзисторного эквивалента двухбазового диода.

обратным напряжением иваі, а транзистор Т2 работает в режиме

усиления очень

малого

тока

/ коі

(в микрорежиме).

В некоторый

момент времени

на

рис.

0.6,г)

напряжение ис достигает вели­

чины UCB = Unux в+

|е0|

(пороговое напряжение открывания ЭДД),

и ЭДД быстро

переключится

в состояние высокой

проводимости

(транзисторы 77 и Т2 насыщены). За время переключения ЭДД на­ пряжение »с уменьшится на величину АUc, но все же (при большой емкости конденсатора С) будет значительным. Далее происходит разряд конденсатора С через насыщенные транзисторы ЭДД, кото­ рые можно представить в виде включенных параллельно распреде­

ленных базовых сопротивлений Гбоі и

г002. Этот процесс

продол­

жается до тех пор, пока (вследствие

уменьшения базовых токов)

транзисторы не выйдут из насыщения

(/2) . Затем ЭДД закрывается

(по входу), и вновь начинается

заряд

конденсатора. Одновременно

в течение некоторого времени

(до

момента ^з) происходит за­

пирание ЭДД по выходу — осуществляется рассасывание

неоснов­

ных носителей из базовых областей

транзисторов.

ния

Определим длительности паузы

{„, импульса <п и восстановле­

Из

анализа

эквивалентной

схемы заряда конденсатора

(рис.' 0.6,6)

следует,

что в промежутке между импульсами напря-

12