Решаем относительно tр

t_Р= τ ln N и t_С= 3τ - t_Р

3τ – это время, в течение которого происходит полное рассасывание заряда (время окончания переходного процесса).

Для уменьшения времени рассасывания заряда необходимо уменьшать степень насыщения, а значит уменьшать ток I_{Б m}.

Таким образом, возникает противоречие по условиям уменьшения времени включения и выключения ключа.

Для уменьшения времени переключения ключа желательно, чтобы ток базы по форме приближался к идеальной:

I_{Б m}

I_{Б Н}

I_{Б ВЫСАС.}

Рисунок 19 Идеальная форма тока базы

Такая форма тока может быть получена при включении в базовую цепь цепочки, состоящей из емкости, которая получила название “ускоряющей” и шунтирующего ее сопротивления. Схема такого ключа представлена на рисунке 20,а, временные диаграммы, поясняющие процессы протекающие в ключе на рисунке 20,б.

Передний фронт выходного импульса формируется под действием тока включения равного I_{Б m =} U_Г/R_Г, так как во время переднего фронта сопротивление R1 зашунтировано заряжающимся конденсатором. По мере заряда конденсатора ток уменьшается и становится равным I_{Б Н}= U_Г/(R_Г+ R₁), т.е. уменьшается. Задний фронт выходного импульса формируется под действием высасывающего тока I_{Б ВЫСАС.}, который создается разрядом конденсатора.

Рисунок 20,а Ключ с ускоряющей цепью Рисунок 20,б Временные

диаграммы

Постоянная времени заряда конденсатора выбирается меньше длительности входного импульса, так как при увеличении постоянной времени конденсатора он не успеет зарядиться, ток базы будет равен I_{Б m} и это приведет к увеличению глубины насыщения транзистора, а, следовательно, к увеличению времени рассасывания и снижению быстродействия ключа.

Для уменьшения времени выключения ключа используют схемы с нелинейной обратной связью (рисунок 21).

Входной сигнал открывает транзистор, ток базы транзистора увеличивается, а, следовательно, ток коллектора так же увеличивается, напряжение на коллекторе (U_К) уменьшается.

Пока U_К> U_А диод закрыт.

U_К = Е_К - I_КR_К U_А = I_Б R_Б +U_БЭ

Когда U_К = U_А, диод открывается и через него начинает протекать ток I_ОС.

Рисунок 21 Ненасыщенный ключ

Пусть входной ток изменится на ΔI_ВХ.

Тогда ΔI_ВХ = ΔI_Б + ΔI_ОС , но ΔI_ОС = ΔI_К .

Учитывая связь между током базы и коллектора, имеем

ΔI_К = βΔI_Б. Изменение входного тока ΔI_ВХ = ΔI_Б (1+β) и

ΔI_Б = ΔI_ВХ / (1+β).

Следовательно, ток базы мало изменяется при увеличении входного сигнала, т.е. при действии обратной связи наступает стабилизация режима, и транзистор не входит в глубокое насыщение. Недостатком данной схемы является зависимость от изменения температуры.

Если в базу транзистора включить дополнительный источник Е_Б (рисунок 22), то при выключении за счет этого источника возникает «высасывающий» ток I_ВЫС., способствующий более быстрому рассасыванию зарядов из базы.

Поскольку в этом случае для открывания ключа необходимо увеличивать амплитуду входного сигнала на величину Е_Б, напряжение этого источника выбирается не более 0,5 В.

Рисунок 22 Ключ с запирающим напряжением в базе