3. Скорочення тривалості перемикання транзистора

Тривалість ввімкнення транзисторного ключа можна скоротити, якщо зменшити час розсмоктування неосновних зарядів у базі транзистора.

3.1. Ненасичений ключ

Усунути насичення можна шляхом фіксації потенціалу колектора відкритого транзистора на рівні Е_ф, причому Е_ф < Е_к, але Е_ф > U_кн, де U_кн - напруга на колекторі у режимі насичення.

У міру відмикання транзистора потенціал U_к колектора падає; при U_k що є меншим або дорівнює Е_ф відкривається діод і потенціал колектора фіксується на рівні Е_ф (якщо нехтувати напругою на відкритому діоді). Тепер при струмі бази I¹_б| > I_бн = E_к/R_к колекторний струм дорівнює I¹_б; частина цього струму I_Rк = (U_к - Е_ф)/R_к проходить через резистор R_к, а інша частина - через діод.

Рис. 6.

При замиканні транзистора колекторний струм починає убувати, але потенціал колектора залишається постійним і дорівнює Е_ф доти, доки колекторний струм не досягне величини I_кн і діод не закриється.

Швидкодія такої схеми підвищується за рахунок відсутності накопичення надмірного заряду неосновних носіїв у базі.

Перевагою насиченого ключа є стабільність напруги низького рівня, що дорівнює напрузі насичення транзистора, яка не перевищує величини 0,2 В. Внаслідок цього, насичений ключ володіє достатньо високою перешкодостійкістю. Проте час вимкнення насиченого ключа порівняно великий. Це пояснюється, тим, що у режимі насичення відбувається накопичення надлишкових зарядів неосновних носіїв у базі транзистора. І при вимкненні транзистора накопичений заряд деякий час підтримує колекторний струм і вихідну напругу на низькому рівні. Цей час називається часом розсмоктування неосновних носіїв. Збільшити швидкість вимкнення транзистора можна, якщо транзистор у ввімкненому стані не входитиме у режим насичення, а працюватиме у лінійному режимі. При вимкненні такого ключа не витрачається час на розсмоктування заряду неосновних носіїв.

Рис. 7.

Отримані результати дослідження роботи ненасиченого ключа необхідно порівняти з результатами аналогічних досліджень насиченого ключа.

На рис.7 представлена схема ненасиченого ключа. Схема працює наступним чином. Якщо вхідний сигнал дорівнює 0, то транзистор закритий. На виході (колектор транзистора) високий рівень напруги діод VD3 закритий і не впливає на роботу схеми. При подачі на вхід високого рівня сигналу діоди VD1 та VD2 зміщуються у прямому напрямі, і транзистор починає відкриватися. Напруга на виході (колекторі) зменшується і коли його величина стане такою, що дорівнює напрузі на аноді діода VD3, діод відкривається і фіксує вихідну напругу на незмінному рівні. Рівень вихідної напруги можна визначити з контура: переходи колектор-емітер і база – емітер транзистора, діоди VD2, VD1 і VD3. Таким чином, вихідна напруга дорівнюватиме U_вих= U_ке =U_бе + U_VD2 + U_VD1 – U_VD3= 1,6 В.

4. Робота з меню Analysis

Меню Analysis дозволяє виконати різні аналізи. Зовнішній вигляд меню приведений на рис. 8. Перед виконанням кожного з них користувачеві буде запропоновано заповнити параметри аналізу. Аналіз буде виконаний тільки у тому разі, коли це можливо для цієї схеми.

Рис. 8. Зовнішній вигляд меню Analysis

4.1. Analysis/Activate

Команда активує схему (вмикає перемикач живлення). Активізація схеми починає послідовність математичних операцій, щоб обчислити значення для тестових точок у схемі.

Перемикач живлення залишається ввімкненим, поки користувач не зупиняє або не припиняє моделювання.

4.2. Analysis/Pause

Команда тимчасово перериває або продовжує моделювання (керується кнопкою Pause). Призупинення корисне, якщо потрібно розглянути форму хвилі (форму кривої, форму сигналу) або зробити зміни в інструментальних налаштуваннях. (Імітація простих схем може виявитися занадто швидкою для призупинення.)

4.3. Analysis/Stop

Команда вручну зупиняє моделювання. Має той самий ефект як і клацання перемикача живлення.

Вимкнення енергії стирає дані і інструментальні сліди та скидає усі значення до початкових.

4.4. Analysis/Analysis Options

Electronics Workbench дозволяє керувати багатьма аспектами моделювання, типу вибору методів моделювання і перегляду результатів. Ефективність моделювання також залежить від вибраних параметрів. Більшість параметрів мають значення за умовчанням.

Щоб розглянути або змінити будь-які з параметрів, потрібно вибрати Analysis/Analysis Options.

4.5. Analysis/DC Operating Point

Команда виконує аналіз DC Operating Point. DC Operating Point - аналіз схеми за постійним струмом. При цьому вважається, що на виходах джерел змінного струму, присутніх у схемі, напруга дорівнює нулю і передбачається стійкий стан схеми, тобто конденсатори мають нескінченний опір, індуктивності - нульовий. Результати такого аналізу зазвичай є проміжними для подальшого аналізу схеми. Наприклад, результати, отримані від DC-аналізу, визначають приблизну лінійність моделі з малим сигналом для будь-яких нелінійних компонентів типу діодів і транзисторів для частотного аналізу за змінним струмом (the AC frequency analysis). Значення DC Operating Point є перехідною початковою умовою.

Допущення: цифрові компоненти обробляються як великі опори (резистори) відносно "землі".

Для запуску аналізу потрібно вибрати Analysis/DC Operating Point. Результати аналізу показані у діаграмі, яка з'являється, коли аналіз закінчився. Діаграма відображує список вузлів зі значеннями отриманих постійної напруги і струму.