Файл: Важенина, З. П. Транзисторные генераторы импульсов миллисекундного диапазона.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 31.10.2024
Просмотров: 256
Скачиваний: 4
Рис. 0.6. Автоколебательный мультивибратор на ЭДД:
а — схема: б — эквивалентная схема |
заряда |
емкости; |
в — эквивалентная схе |
||||||
ма |
разряда емкости; |
г — временные диаграммы. |
|
||||||
жение на конденсаторе изменяется по закону |
(за |
/= 0 |
принимаем |
||||||
момент начала |
заряда) |
|
|
|
|
|
|
|
|
«.:(<) = |
U„ + |
(Е + |
/ 901Р - |
и сж) (1 - |
е ~ {'*). |
(0.20) |
|||
г д е / doI — обратный |
ток |
эмнттерного |
перехода |
транзистора Г/; т= |
|||||
=ДС — постоянная |
времени заряда. |
|
напряжение |
Uc{ta)=l)ca — |
|||||
В момент |
открывания |
ЭДД |
|
||||||
= У ,ы і в+ |ео |. |
С учетом (0.20) находим |
|
|
|
|||||
|
|
|
Е -j- IgglR |
Uся |
|
|
(0.21) |
||
|
|
= t ln Е -j- /901^ |
^ВЫХ в I |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||||
Возбуждение ЭДД имеет место только в том случае, когда входное сопротивление его отрицательно. Это требование выпол няется, если удовлетворяется условие
Г(Ргв-р'І )—1]»
13
где гэ1„ = о<0// э1п— дифференциальное сопротивление эмиттера тран зистора 77 в момент возбуждения ЭДД; у,»— температурный потен
циал (при 7° = 300 |
К значение wgonl< =%: 0,025 |
В); |
/ э10 — входной |
ток |
|||||||||||||
'возбуждения ЭДД: r\=\R2l(-Ri+Rz)', |
a u — коэффициент передачи |
по |
|||||||||||||||
току транзистора 77 в схеме с ОБ |
при |
токе |
возбуждения |
/ Du; |
|||||||||||||
Pan— коэффициент передачи по току |
транзистора |
|
Т2 |
в схеме |
с ОЭ |
||||||||||||
при токе |
возбуждения / эш. |
(ßm — такой |
же коэффициент, как и |
||||||||||||||
Так |
как am = ßm /(ßu + l) |
||||||||||||||||
ß2n, но для транзистора 77) |
и |
Ы п= |
?*<•//эи, |
|
можно |
записать |
|||||||||||
условие |
возбуждения |
иначе: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
I э1в ^ |
|
(Рю + |
1)^і7 (РшРгп — !)• |
|
|
|
|
|
|
|||||||
Учитывая, что /пш =(Д—UCb)IR, |
окончательно |
получаем |
условие |
||||||||||||||
возбуждения ЭДД |
в виде |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
(Е — f7CD) 7?1'г| (Pir.Psn — I)/?;» (Pm + |
1). |
|
|
(0.22) |
||||||||||||
из которого определяется максимальная величина |
времязадающего |
||||||||||||||||
сопротивления: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Я™« = (£ -£ /„) |
|
|
|
|
!)/?<•(?..+ О- |
|
|
|
||||||||
Выражение (0.22) допустимо записать приближенно |
следую |
||||||||||||||||
щим образом: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R < ( E — С7с„) R ^ h J ^ r - |
|
|
|
|
|
|
||||||||
Здесь ,ß2n определяется формулой |
|
(0.15), |
в |
которой |
принимают |
|
|||||||||||
При этом |
|
/н2 « / аіп- ( £ - £ / « ) /Я. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
л « и о = ( Е - и ев) Y |
^ R ^ y |
/ f P |
l |
|
|
|
(°-23) |
|||||||||
Время переключения ЭДД зависит от инерционности транзисто |
|||||||||||||||||
ров, скорости заряда |
конденсатора |
и |
его |
разряда: |
|
|
|
|
|||||||||
|
''лор =5= |
|
ІП [2-TJ ( Я С ) Ѵ ( |
1 — |
7)) |
|
(г б0С |
+ |
2 t a ) ] . |
|
|
||||||
У кремниевых транзисторов МП1П=МП116 постоянная времени |
|||||||||||||||||
та =^(0,3 ...1,0) мкс, |
гео =5= (100 ... 300) |
Ом. |
При |
С = |
0,1 |
мкФ |
пос |
||||||||||
тоянная |
времени |
гц,0С =*= ( Ю ... 30) |
|
мкс |
|
2 ^ =5= (0,6 ... 2,0) |
мкс. |
||||||||||
В этом случае |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ln [2т)/?гС/(І — 7))таг6о). |
|
|
|
(0.24) |
|||||||||
Сброс напряжения на |
конденсаторе |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
AU^ |
U- |
r J |
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(°-25) |
|||
Так как 2та <^г6оС, то Д77с < 7 /св.
После переключения ЭДД на выходе устанавливается напря жение Т/кэпНапряжение на конденсаторе мо?ро считать примерно
И
равным Ucn, поэтому отрицательный перепад напряжения иоэі со ставляет U(~) = Ucv—UK!,n-
За время переключения в базовых областях транзисторов ЭДД накапливается заряд избыточных неосновных носителей, процесс рассасывания которых влияет на длительность импульса. Однако влияние это несущественно, и допустимо считать, что длительность импульса определяется только выходом транзисторов ЭДД из со стояния насыщения вследствие уменьшения базовых токов из-за разряда конденсатора (рис. 0.6,е).
Распределенные базовые сопротивления гооі и /'502 можно счи тать примерно равными, т. е. Гот«тоо2~гоо. Поэтому транзистор ТІ не может первым выйти из состояния насыщения, так как /„і=
=(62=16 1-
Утранзистора Т2 коллекторный ток складывается из базового
тока транзистора ТІ и тока нагрузки іК2=ібі + іц=іб2 + (п. В насы щенном состоянии транзистора Т2
|
I к2а~162ц + (Е/Я1), |
|
|
(0.26) |
|
где базовый ток |
насыщения /о2н = /к2о/Р. |
Подставляя |
в это |
выра |
|
жение / к2ш находим |
|
|
|
(0.27) |
|
|
/62,.=£/(ß—1)Яі. |
|
|
||
Обращаясь |
к эквивалентной |
схеме |
разряда |
конденсатора |
|
(рис. 0.6,е), замечаем, что резистор |
Д»0,5гоо, и поэтому |
можно |
|||
считать напряжение иа конденсаторе во время импульса изменяю
щимся по закону (время |
отсчитываем |
от U) |
|
|
«С (0 = |
и о+ |
(£/.. - |
и 0)е~ |
(0.28) |
где Тр=0,5гвоС — постоянная |
времени |
разряда; |
Uo= UKan + Ueou~ |
|
сумма напряжений на переходах насыщенных транзисторов ЭДД.
Тогда |
входной ток |
ЭДД |
во |
время импульса |
равен |
|
|||||
|
|
• |
£ — цс (0 |
ис (/) — |
Uо |
|
|
(0.29) |
|||
|
|
'« ( И - |
|
R |
Э- |
0,5гбО |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||||
На |
грани |
насыщения |
в |
входной |
ток |
ЭДД |
/вхи=2/б2П= |
||||
=2£/(iß—1)і/?і. Подставляя |
выражение (0.29) |
ток |
/ , хв |
и uc(t) |
|||||||
согласно |
(0.28), |
получим в |
момент 7=/и уравнение |
|
|
||||||
Е - и 0- ( Ц с, - Ц 0) е |
‘uhp |
|
, |
2 [ U " - U t)e |
|
_ |
2Е |
||||
|
R |
|
|
+ |
|
сб0 |
|
|
(Р — |
1)/?, ‘ |
|
Отсюда находим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(Уев - ио) |
2 '__ |
1^ |
|
е |
f“,TP |
2Е |
|
E - '. U , |
|
||
сб о |
R |
|
(Р -1 )Д і |
|
R |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
В левой части уравнения во втором сомножителе допустимо пре небречь членом 1/Д. Тогда
27? (ß — 1) { U „ - U „ ) |
(0.30) |
(u^Tpln reoß[2/?_ (| _ ü ,/£ )(p - 1)7?,] |
15
Числитель дроби положителен, так как ß > l и Ucn> U a, поэтому должно быть выполнено условие
27?—{1—(Un/Е) ](ß—1) /?і>0.
или |
(0.31) |
7?>0,5(1—(W £ )](ß-1)7?,. |
Полученное выражение представляет собой условие запирания.
и |
Для транзисторов МПШч-МППб, у которых С/о=(0,9 ... |
1,6) В |
|||||
ß—(10 |
... 20), |
при £ = 8 |
В |
это условие выполняется, если 7?> |
|||
> |
(3,6 ... |
8,5)і7?,. |
Обычно |
для |
получения больших длительностей |
||
импульсов |
R выбирают гораздо |
большей величины. |
Поэтому |
можно |
|||
считать |
= |
[п[(ПоВ—По) (ß—1 )Ri/Er<jo], |
|
(0.32) |
|||
|
|
|
|||||
|
|
|
Ж„^По+[£/-бо/(Р—1)7?,]. |
|
(0.33) |
||
|
После |
выхода |
транзистора |
Т2 на насыщения |
начинается |
само |
|
произвольное рассасывание неосновных носителей из базовой обла
сти |
с |
постоянной времени |
tß. |
Вследствие этого через |
некоторое, |
|||||
очень |
небольшое |
(<C t/J) время |
будет |
заперт эмиттерный переход |
||||||
транзистора |
77 (вход ЭДД) |
п начнется вновь процесс заряда кон |
||||||||
|
|
|
|
|
денсатора С. Однако транзистор |
77 |
||||
|
|
|
|
|
все еще остается в насыщенном со |
|||||
|
|
|
|
|
стоянии, а его базовый ток протека |
|||||
|
|
|
|
|
ет в обратном направлении, осуще |
|||||
|
|
|
|
|
ствляя |
принудительное |
рассасыва |
|||
|
|
|
|
|
ние неосновных носителей из его ба |
|||||
|
|
|
|
|
зовой области. При этом |
(рис. |
0.7) |
|||
|
|
|
|
|
7,бі=7'иі=7,б2 и устанавливается |
|||||
|
|
|
|
|
равновесное состояние в схеме, так |
|||||
|
|
|
|
|
как транзистор Т2 вышел из состоя |
|||||
|
|
|
|
|
ния насыщения и его коллекторный |
|||||
|
|
|
|
|
ток |
7/H2 = ß7,62Согласно эквивалент |
||||
|
|
|
|
|
ной |
схеме (рис. 0.7) |
|
|
||
Рис. |
|
0.7. |
Эквивалентная |
|
|
£т| = (ß-H)/'62/?in + 2/'62''60, |
|
|||
схема |
процесса |
рассасыва |
откуда |
|
|
|
||||
ния |
избыточных |
носителей |
|
7 'б і = |
/ , і;=і І'б2=Ег\І[ ( ß -Ь 1)7?го + |
|||||
|
в |
транзисторе 77. |
|
|||||||
+ 2гбо]=!£/ ( ß + 1)7?l.
В начале этого процесса заряда в базе транзистора 77 составлял (?бо=Е t 3/(,ß—1)■/?[. С учетом обратного тока базы этот заряд
изменяется по закону (время отсчитываем от h)
Qi (0 = Q |
i |
(1 - e~J I 4 ). |
(0.34) |
В момент выхода из насыщения транзистора 77 заряд в его базе составит Q6h= 7'ki Подставляя в выражение (0.34) значения
Qso, Qsu и получаем
E t |
Ete |
ilx9 |
(1 — e /f,/Tp |
(Р + l)7?i - |
’(ß — 1)7?, |
■(P+ 1)7?, |
16
Откуда длительность рассасывания неосновных Носителей для тран зистора 77 равна
< Р .= ^ ln[2p/(P2- l ) J ^ T ? 1 п .2 ^ 0 .7 у |
(0.35) |
В дальнейшем процесс рассасывания значительно замедляется из-за действия отрицательной обратной связи. Поэтому время восстанов ления определяется суммой
^о = |
h i + ^рг ^ |
+ |
РмзТр, |
(0.36) |
где tр2 — длительность |
рассасывания |
для |
транзистора |
Т2. |
Как показывает эксперимент, при использовании |
транзисторов |
|||
МП111 ... МП116 ів составляет (10 ... 50) мкс, т. е. величина его при формировании миллисекундных импульсов несущественна. Этот факт является выгодной стороной применения миллисекундных ге нераторов импульсов, так как при этом к концу формирования промежутка между импульсами восстановление ЭДД будет завер
шено и напряжения |
£У„ Ых п и Ucll будут стабильными от импульса |
||||||
к импульсу. |
|
|
|
|
|
|
|
Определим напряжение Uпыхи. В запертом транзисторе ТІ те |
|||||||
чет обратный коллекторный ток |
/ коь |
а коллекторный ток транзи |
|||||
стора Т2 |
равен /к2о = Рм.^ноі+0Рмз+1)/ко2. |
Так |
как |
обратный ба |
|||
зовый ток транзистора ТІ примерно |
равен |
/ коі, |
из |
средней точки |
|||
делителя |
R[R2 |
отбирается |
ток |
/ но=(Рмз+1) (Л(оі+/ког) = |
|||
=2(Рма+1)/цо (при идентичных транзисторах). Поэтому напря жение
U » м Xи == ^Т)—2 (Р,ма+1)/ко/?.11. |
(0.37) |
Таким образом, длительность промежутка между импульсами
£ + / во * - У о - £ ( р г т щ
Е + 73oR—Et\ + 2 (ßM3 -|- I) / коЯіЧ — I ео I
|
|
E + |
/ aoR - U ' - E |
|
|
|
|
|
= z l a E (I — 'й) + |
f„ R + |
2 (Рма + |
I) / „ Rtf - \et Г |
(0*38) |
||
Параметры |
мультивибратора |
выбираются |
такими, |
чтобы |
|||
влияние дестабилизирующих факторов |
было |
несущественным, |
|||||
т . е. |
£ » |/ э о /? — £ Д — C £ * W ( P — 1 ) Л і ] | |
я |
£ ( 1 — п ) > |/о о /? + 2 |
||||
+ 1)/цо-ЯіТ|—I е011. |
При этом |
|
|
|
|
|
|
|
1 3t)Rrl 4~ ^0 (1 — д) ~t~ 2 (ßM3 1) /„ R tf — I <?o I |
(0.39) |
|||||
|
|
|
£ ( 1 - - Ц ) |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
При нормальных условиях влиянием дестабилизирующих факторов |
|||||||
можно |
пренебречь |
и считать |
|
|
|
|
|
|
|
7пп~ т 1п[1/( 1—г))]. |
|
|
(0.40) |
||
Выражая R через ток возбуждения, оп»эй«шм,.„.щшшмьңуго__
величину 7]опт, при которой заданный ток возбуждения , о(^сц£Чй-~ “ вает максимальную величину ta. Подстарпи;с-.ц,кс(.0.4Р)'',
2—484 |
I |
:от-. д г i j jp * |