37. Импульсные сигналы (ис).

ИС могут быть различной формы: прямоугольные, пилообразные, экспоненциальные и т.п.

Применение ИС обусловлено большим КПД ИУ, более высокой точностью, меньшей зависимостью от температуры, большей помехоустойчивостью, а также простотой представления информации в импульсной форме. На применении ИС основана цифровая вычислительная техника. Реальная форма прямоугольного импульса в общем случае имеет вид:

Параметрами импульсов являются:

• амплитуда;

• длительность импульса;

• длительность фронта;

• длительность среза;

• спад вершины;

амплитуда импульса U_M определяет наибольшее значение напряжения ИС. Длительность импульса t_И – это продолжительность импульса во времени. Чаще всего ее измеряют на уровне половины амплитуды 0,5U_M. Иногда t_И определяется на уровне 0,1U_M. При малых продолжительностях фронта и среза длительность импульса определяют по его основанию. Длительности фронта и среза – t_Ф и t_С – характеризуют время нарастания и спада импульса. Как правило, t_Ф и t_С определяются промежутками времени, изменение напряжения импульса между уровнями 0,1U_M и 0,9U_M . спад вершины импульса и его относительная величина/U_M характеризуют уменьшение напряжения на плоской части импульса. Чем меньше t_Ф ,t_С и , тем ближе форма импульса к идеальному и тем выше КПД ИУ.

Параметрами последовательности импульсов являются:

• период их следования T;

• частота повторения f;

• длительность паузы t_П;

• скважность Q;

• коэффициент заполнения ;

Периодом повторения Т называется интервал времени между одинаковыми точками двух соседних импульсов, например, между началами.

Частотой повторения f называется количество импульсов в единицу времени. Она является величиной, обратной периоду повторения: .

t_П – интервал времени между окончанием предыдущего импульса и началом последнего: .

Q – скважность: .

Величина, обратная скважности, называется коэффициентом заполнения :.

38. Ключевой режим работы транзистора.

Основой схем импульсной и цифровой техники является транзисторный ключ, т.е. каскад на транзисторе, работающем в двух режимах: насыщенный (ключ открыт) и отсечки (ключ закрыт). Транзисторный ключ может быть построен по схемам с ОБ, ОЭ и ОК, однако, наибольшее распространение нашел ключ по схеме с ОЭ. Его схема с транзистором p-n-p-типа и выходные характеристики с линией нагрузки имеют вид:

Линия нагрузки аб описывается уравнением: . А точки ее пересечения с ВАХ транзистора определяют напряжение на элементах и ток в выходной цепи.

Рассмотрим режим отсечки транзистора.

Это есть режим запертого состояния, осуществляется подачей на его вход напряжения «+» полярности (U_BX > 0. На рисунке а без скобок). При этом эмиттерный переход транзистора запирается и его I_Э = 0, а через резисторы R_K и R_Б протекает обратный тепловой ток коллекторного перехода I_K0. этому режиму на ВАХ соответствует точка M_З (рис. б). Значение тока I_K0 является параметром режима отсечки. Чем он меньше, тем лучше. Величину запирающего напряжения U_BX⁺ выбирают из условия, чтобы при протекании I_K0 через R_Б выполнялось соотношение:

(1).

Рассмотрим режим насыщения транзистора (открытого состояния).

Он достигается подачей на вход транзистора напряжения противоположной полярности (U_BX < 0, на рис. а в скобках) и заданием определенной величины I_Б. Этому режиму на ВАХ соответствует точка М₀. при увеличении отпирающего I_Б ( от нулевого значения) рабочая точка из положения М_З будет перемещаться вверх по линии нагрузки, I_К расти, а напряжение U_КЭ – уменьшаться. До некоторой величины (I_{Б нас}) будет сохраняться пропорциональная связь между I_К и I_Б :

(2),

где - статический или усредненный коэффициент передачи тока транзистора в схеме с ОЭ (а не дифференциальный, характеризующий режим малого сигнала).

Полному открытию транзистора при i_Б = I_{Б нас} соответствует точка М₀ на ВАХ. При этом через него и через резистор R_К протекает ток:

(3),

где U_{КЭ нас} падение напряжения на открытом и насыщенном транзисторе. Это напряжение в зависимости от типа транзистора лежит в пределах от 50млВ до 1В, поэтому можно считать, что:

(4).

Отсюда I_Б, при котором транзистор полностью открыт и насыщен:

(5).

При дальнейшем увеличении I_Б остаточное напряжение U_{КЭ нас} остается практически неизменным, т.к. все коллекторные характеристики при I_Б > I_{Б нас} проходят через точку М₀. Режим работы открытого транзистора при i_Б > I_{Б нас} называется насыщенным, а отношение S = I_Б / I_{Б нас} – коэффициентом насыщения транзистора. В режиме насыщения транзистор устойчив к воздействию входных помех и изменение коэффициента , например, с температурой. Коэффициент насыщения в связи с этим выбирается в пределах от 1,5 до 3.