
книги из ГПНТБ / Воскресенский В.В. Применение туннельных диодов в импульсной технике
.pdft no ф-ле (1.10), решая ее относительно |
ия |
= и в при 1я=1в, |
находим |
|
||||||||
|
|
|
|
|
3/ |
/ |
|
/ |
|
|
|
|
Vv=U*+(Us-L\)y |
|
——— |
= |
|
|
|
|
|||||
= |
|
|
|
|
' 1 — ' з |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
т У |
(0,75 — 0,25)-10~3 |
|
|
|
||||
= 0,6 + |
( 1 , 2 - 0 , 6 ) У |
\ 5 |
_ Q i 2 5 |
) , 1 0 - 3 |
~ 0 , 8 8 В. |
|
||||||
tlo ф-ле (3.82) |
рассчитываем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
R = |
|
UB — UA |
0,88 — 0,08 |
|
|
|
|
|||||
— |
'А—1 |
в |
= |
|
|
|
= 246 ON. |
|
|
|
||
|
|
(4 — 0 , 7 5 ) 1 0 - 3 |
|
|
|
|
||||||
н по (3.83) находим Е: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
E=I.R ! A |
R ++ UUA A = |
4-10-3.246 + |
0,08 = 1,06 В. |
|
|
|
||||||
Окончательно принимаем R=240 |
Ом и £ = 1 В. Так как выбранные |
значения |
||||||||||
R и Е очень незначительно |
отличаются |
от расчетных, то для дальнейшего расчета |
||||||||||
оставляем полученные |
ранее значения |
IА, |
/в, UA |
и UB |
неизменными. |
|
||||||
3. Для нахождения |
сопротивления |
Ri |
строим |
область |
возможных |
значений |
||||||
UQ taf(Ri), |
|
в которых |
осуществляется нормальный запуск триггера. Границы |
|||||||||
этой области определяются ур-ниями (3.48), (3.49) для |
процесса переключения |
|||||||||||
ы ур-нием (3.50), выполнение которого |
обеспечивает невозможность возвратного |
переключения ТД после окончания действия запускающего импульса. Кроме того,
границы этих областей определяются ур-ннями |
(3.53) и (3.54) для случаев |
||||
.»ж»»тс И <« а <тс . Из |
(3.48), (3.49) и (3.53) получаем |
||||
|
V |
|
'Я |
|
|
= |
(5 —4)-10-3.500 —0,08 + 0,1 |
Л , |
|||
Ri~ |
|
5 0 7j |
: |
J—!—-0,if*Ur3Rt-0,l; |
|
|
{1/-ив |
+ |
иг)г„ |
|
|
Ri |
< ('в— |
li)r» |
+ |
UB-Ut |
|
|
(0,8— |
0,88 + 0,6) 500 |
: 490 Ом; |
||
|
|
|
|
|
—(0,75 —0,25) 1 0 - 3 - 5 0 0 + 0,88 —0,6
<^<£/Л + £/ = 0,08 + 0,8 = 0,88 в;
UQ > ^ д = |
0,08 |
В. |
|
|
|
Из (3.50) и (3.54) находим |
|
|
|||
Щ < Rt |
|
'— |
|
|
+ иг = |
(5— 0,75)-10-3-500+ 0,1—0,88 |
|||||
*=Ri- |
|
win |
+0, 1 = 2 7 - 1 0 - 3 ^ + 0 , l ; |
||
|
|
|
500 |
|
|
UBri |
+ |
!B г 1 г |
н |
+ U(ri |
+ г») |
|
|
ri |
+ |
rH |
|
0,88-20 + 0,75-10__3 -3 201-500 + 0,8 ( 2 0 + 500)
20 + 500 |
~ |
! |
~ = 0 , 8 5 B ; |
U'0 < Us = 0,88 B.
70
|
По |
полученным |
уравнениям |
|
строим |
области |
U'o=l(Rt) |
и UQ=f(Ri) |
(рис. |
||||||||
3.15). Находим такое значение, |
которое |
удовлетворяло бы обеим |
областям. Из |
||||||||||||||
рис. 3.15 видно, что |
280</?,<490 |
Ом. |
Принимаем |
Ri=39Q |
Ом |
н |
в |
области |
|||||||||
U0=f(Ri) |
|
выбираем |
соответствующее этому Ri значение UQ |
=0,5 |
В |
(точка Р), |
|||||||||||
после чего |
по |
(3.53) |
рассчитываем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О, М О - " 6 |
= |
0,134-10— мкс, |
||||
|
|
|
|
|
|
U |
|
|
|
|
0,8 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,8 + 0,08—0,5 |
|
|
|
|
|
||
|
При выбранном |
значении Ri верхняя и нижняя границы |
области |
V^"f(Rt) |
|||||||||||||
определяются |
только |
выражением |
(3.64) |
с учетом |
Г н з ^ т с |
и /иэ 'Стс, |
rtosrOM? |
||||||||||
нет |
необходимости |
производить |
проверку |
обеспечения |
необходимого |
значения |
|||||||||||
U0 |
при |
полученной |
постоянной |
времени. Если при |
построении |
областей UQ « |
|||||||||||
— [(Ri) |
и UQ =f(Ri) |
окажется, |
что они не имеют обще!u |
Rt, |
то необходимо вы |
||||||||||||
бирать ТД с большим током Л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
или |
увеличить |
амплитуду |
за |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
пускающих |
импульсов |
и |
рас |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
чет повторить |
заново. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.Рассчитываем емкость
конденсатора Ci, из ф-лы (3.52) при г д = г ' получаем
Tv,
0,134-10- 6
390 -г- 20 =328 пФ.
Принимаем Ci =330 пФ. |
|
|||||
5. |
Сопротивление |
в |
цепи |
|||
запуска |
Ri |
находим |
по |
фор |
||
муле |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ri |
= Ri |
— rt |
= 3 9 0 - |
|
|
|
— 3 0 = 360 Ом. |
|
|||
Принимаем |
/?1 = |
360ом. |
|
|||
6. |
Решая |
неравенства |
||||
(3.89) |
и |
(3.90), определяем |
ин |
|||
дуктивность |
L , |
полагая |
з |
|||
(3.89) |
|
( = г 3 =12 6 Ом, |
|
|||
(3.90) |
|
=/•, = 20 |
Ом: |
|
|
508 Ъ,0*
Рис. 3.15. Область возможных значений
t/'o =f(RO Д л я триггера на одном ТД со счет ным запуском
L > (5-г 10) (R + г3) tH3 = (5-=-10) (240 + 126)-0, М О - 6 =
= |
(183^366) мкГ; |
— — - — _ |
|
|
Т3 (R+r{) |
5.1 о ~ 6 (240 + 20) |
(260-Т-430) мкГ. |
|
- 3 X 5 - |
3-ь5 |
|
|
|
|
|
Принимаем |
L = 300 мкГ. |
|
|
71
Г Л А В А Ч Е Т В Е Р Т А Я
Генераторы на диодно-транзисторных элементах
•
4.1. Г Е Н Е Р А Т О Р С Т Д В Ц Е П И Б А З Ы Т Р А Н З И С Т О Р А
Н а р я д у с многими положительными свойствами (простота схем, большое быстродействие, устойчивость к радиаци онному облучению) импульсные устройства на Т Д обладаю т рядом
недостатков. Основными из них являются: м а л а я амплитуда |
выход |
||||||
ных импульсов (0,54-0,8) В и совмещение входных и выходных |
за |
||||||
жимов, что иногда представляет трудности при согласовании |
кас |
||||||
кадов между собой. Эти |
недостатки устраняются в схемах, |
где |
сов |
||||
местно используются Т Д |
и |
транзисторы. |
|
|
|
||
Кроме |
того, совместное |
использование Т Д |
и транзисторов в ря |
||||
де случаев |
позволяет получать |
стабильность |
временных парамет |
||||
ров генерируемых импульсов при изменении |
температуры |
значи |
|||||
тельно выше, чем в генераторах |
только на Т Д |
или транзисторах. |
Известно [22], что устройство, состоящее из транзистора и Т Д , подключенного параллельно участку база — эмиттер транзистора, образует между выводами коллектор—эмиттер нелинейный двух полюсник с S-образпой вольтамперноп характеристикой. Поэтому в генераторах, построенных на основе такого двухполюсника, в ка честве реактивности используют емкость.
Один из вариантов генератора представлен на рис. 4.1а. Гене
ратор может |
работать как в автоколебательном |
(см. [22]), т а к и в |
|||
ж д у щ е м режимах . |
|
|
|
||
Рассмотрим |
ждущий режим . Исходное состояние |
характеризу |
|||
ется низким |
уровнем напряжени я на Т Д , при этом ыв = |
" т д невелико |
|||
и транзистор |
Т заперт. Конденсатор С з а р я ж е н |
до максимального |
|||
^аПрЯЖеЬШЯ UC |
— Не max- |
|
|
|
|
С приходом |
отрицательного запускающего импульса |
Т Д пере |
|||
ключается в состояние с высоким уровнем напряжения, |
потенциал |
базы транзистора понижается и транзистор открывается и насы
щается. Ранее заряженны й конденсатор |
С р а з р я ж а е т с я через ре |
|||||
зисторы Ri и R2. П о |
мере р а з р я д а |
ток базы и ток Т Д |
уменьшаются . |
|||
Когда |
убывающий |
ток Т Д |
станет |
равным |
току / 2 , диод переключа |
|
ется в |
исходное состояние |
и транзистор |
закрывается . |
Н а п р я ж е н и е |
на коллекторе запирающегося транзистора понижается, и конден сатор С з а р я ж а е т с я через резисторы R2 и RK до напряжения ис =
~ UC max-
72
Н а рис. 4.16 приведены д и а г р а м м ы напряжений на коллекторе и на базе транзистора, ф о р м и р у е м ы й положительный импульс име ет крутой передний фронт и пологий срез. При запирании транзи стора вначале наблюдается скачок напряжения, обусловленный ре зистором Яг. а затем напряжение уменьшается по экспоненциаль-
5)
— 1 ^
'на ja
Рис. 4.1. Схемы генератора с ТД в цепи базы транзистора:
а) принципиальная; б) диаграммы напряжений на элементах схемы; в) эквивалентная для исходного состояния; г) эквива лентная для процесса разряда конденсатора С
•ному закону. Наличие пологого среза импульса 'является .одним из недостатков генератора.
После з а р я д а конденсатора генератор возвращается в исходное состояние.
Если запертый транзистор представить генератором тока /к<ъ а туннельный диод на туннельной ветви сопротивлением п, то экви
валентная |
схема генератора |
для исходного |
состояния |
примет |
вид |
||||||
рис. |
4.1 е. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
соответствии |
с эквивалентной |
схемой |
напряжение, |
до которо |
||||||
го з а р я ж а е т с я |
конденсатор |
|
С |
|
|
|
|
||||
|
|
•ц |
= |
EK(R1 |
|
+ r1) + |
|
IKU(R2r1-RKR1) |
|
(4.1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
R« + Ri + R2 + rx |
|
|||
|
|
|
С т а х |
|
|
|
|
|
|||
Сопротивление |
^ |
много |
|
меньше |
сопротивлений резисторов, |
вхо |
|||||
д я щ и х в выражение |
(4.1), |
поэтому |
|
|
|
|
|||||
|
UC |
~ |
U С max ' |
(£к — |
о RK) |
RI |
|
|
(4.2) |
||
|
Rk |
+ Ri + Я2 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
4—191 |
73 |
Чтобы генератор находился в ж д у щ е м режиме, необходимо |
вы |
||||||||||
полнить |
условие |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
U,С max |
и С max |
( £ к |
- |
/ к 0 Д к ) |
|
|
|
|
||
|
+ Ъ |
У?! |
~ |
RK |
+ Ri + Rt |
|
|
|
|
||
Д л я |
определения длительности |
импульса / п |
рассмотрим |
эквива |
|||||||
лентную |
схему |
генератора, |
соответствующую |
высокому |
уровню |
||||||
напряжения |
на |
Т Д и насыщенному |
состоянию |
транзистора. |
|
|
|||||
Применив |
линейную |
аппроксимацию, представим |
Т Д на |
диффу |
|||||||
зионной ветви приведенным источником н а п р я ж е н и я |
e3^Uz |
и |
со |
||||||||
противлением rs |
(1.7), а участок |
эмиттер — база |
насыщенного тран |
зистора соответственно приведенным источником напряжения ев и сопротивлением г^. Тогда эквивалентная схема генератора для про
цесса |
разряда |
конденсатора |
С примет |
вид рис. 4.1 г, где |
|
||||||||
|
|
|
г6 г3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4.3) |
|
|
гб |
+ |
г3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
ез |
'б + |
с б гя |
|
|
|
|
|
|
|
(4.4) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Анализ эквивалентной схемы |
с учетом |
того, |
что |
Ri^rSKB<^R2, |
|||||||||
дает следующее |
выражение |
для тока |
диода: |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
r3v.aUc |
т |
а х — Ri |
(U2 |
— £"экв) |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Ri r3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ri R2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
(4.5) |
|
|
|
Ri-R* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
При t=t„ и iTR |
= I z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
г экв Uс max — Ri |
(^2 |
— ^экв) |
Г Р |
= |
/о. |
|
|
||||
|
|
|
|
|
Rir3 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
откуда с учетом |
(4.2) — (4.5) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(U2 — еб) |
|
|
|
R1 + R2 |
L (Я к + |
Ri |
+ Я2 ) (га + г3) |
/2 |
('б + г3) |
/2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4.6) |
Температурная |
стабильность |
длительности |
импульсов |
генера |
|||||||||
тора |
определяется |
в |
основном |
стабильностью |
источника |
питания |
и параметров транзистора и Т Д . Влияние температурной нестабиль ности сопротивлений резисторов и емкости конденсатора на дли тельность импульса может быть скомпенсировано подбором дета лей с различными по знаку температурными коэффициентами, по этому их влиянием можно пренебречь.
74
Д и ф ф е р е н ц и р у я |
выражение (4.6) по Ек, |
|
/«о, е&, И% гъ, т% и 1% оп |
||||||
ределим относительную |
нестабильность длительности |
импульса: |
|||||||
б t„ = б ttt ( £ к ) -|- б ta (7К о) + б fH (еб ) + б t„ (U2) + б f„ ( г б ) + |
|||||||||
+ |
б/и (/-з) + |
б^,(/2 ) = б £ к |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
( Д к |
+ K i + |
tf*) (Гб-г-'-з) / 2 |
я 1 п а |
||
— |
б / к 0 |
|
!лл!к£б |
j |
.6 |
е |
fB |
||
|
( Д к + Я Н - Я г ) (''б+'-з) ha |
I" а |
|
(г б + |
г,) l t |
a In а |
|||
— б г / в |
+ |
г т — • — + б / - б — Г б |
- - |
|
|||||
|
('"б |
'з) h а |
1 п " |
(Гб + Гз) 1 |
п а |
|
|
||
|
бл 3 |
^ |
|
в / 8 — ! — , |
|
|
|
(4.7) |
|
|
(''б + |
''з)1па |
1па |
|
|
|
|
|
|
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Относительную |
|
нестабильность |
длительности |
импульса оценим |
|||||
в интервале температур |
(25н-70)"С. Известно [17], что температур |
ный коэффициент напряжения отпирания германиевых диффузион
ных транзисторов |
Еъ0 |
отрицателен |
и |
составляет |
примерно |
|||||
2 мВ/град . Обычно |
£ б о ~ (0,1 -=-0,2) В, |
поэтому |
относительные |
тем |
||||||
пературные коэффициенты |
напряжени я е§ |
и |
сопротивления |
Гб |
||||||
участка эмиттер — база открытого и |
насыщенного |
транзисторов |
||||||||
можно примерно оценить в (l-f-2) %/град . |
|
|
|
|
|
|||||
Одним из достоинств |
Т Д |
по отношению |
к остальным |
полупро |
||||||
водниковым |
приборам является повышенная |
температурная |
ста |
|||||||
бильность их основных параметров . В этом |
отношении |
Т Д из арсе- |
||||||||
нида галлия наиболее предпочтительны. |
Правильным |
выбором |
||||||||
концентрации |
исходного |
материала и |
технологии |
изготовления |
можно довести температурные коэффициенты основных параметров
арсенидо-галлиевых Т Д до |
десятых |
и д а ж е сотых долей |
процента |
|
на 1°С [2]. |
|
|
|
|
Однако |
Т Д из арсенида |
галлия |
при работе в режиме |
переклю |
чения изменяют с течением времени свои характеристики. Это яв ление получило название старения (деградации) ТД . Последние ис следования показали, что если ток на диффузионной ветви ограни
чить величиной (0,33-f-0,67) / 4 , то явлением деградации можно |
пре |
|||
небречь. Более того, в настоящее время |
возможно изготовление |
тун |
||
нельных диодов из арсенида галлия с |
£ / 3 ЯЙ0,8 В, для которых вы |
|||
шеуказанное ограничение тока практически оказывается |
несущест |
|||
венным [3]. |
|
|
|
|
Эксперименты показали, что для диода |
типа ЗИ306К. ток /1 с |
увеличением |
||
температуры па ГС уменьшается примерно |
на 0,06%, а ток / 2 увеличивается на |
|||
0,3%. Что касается напряжении (Л, U2 и U3, |
то с увеличением температуры на |
|||
ГС они уменьшаются примерно на 0,054%, 0,065% и 0,12% соответственно. |
|
|||
Для ТД типа ЗИ306К ( Л - 5 мА, /2 =0,25 |
мА; £/2 =0,5 В; U3=l |
В) темпера |
турная нестабильность аппроксимированного сопротивления (1.7) диффузионной •ветви, с учетом полученных выше данных, составляет примерно — 0,1% при
повышении температуры на ГС. |
|
4* |
75 |
Относительную |
нестабильность |
длительности импульса оценим для генера |
|||||
тора, собранного на германиевом диффузионном транзисторе |
типа |
П416Б |
и ТД |
||||
шпа ЗИ306К, со следующими исходными данными: Е„=—-Q0 |
В; |
6£'к = 5%; |
#к = |
||||
=0,51 |
кОм; Я, = 3,6 |
кОм; Я 2 =0,51 |
кОм н С=0,47 мкФ. Для |
транзистора |
П416Б |
||
можно |
принять ток |
/«о « 8 |
мкА, а |
приведенное напряжение |
ее и |
сопротивление |
|
го участка эмиттер—база насыщенного транзистора соответственно |
0,1 В л\ 220 Ом. |
||||||
Подставив в выражение |
(4.7) |
исходные данные, получим |
б / п |
« — (33 + |
68)%. |
Знак минус свидетельствует об уменьшении длительности импульса с ростом тем пературы. Полученные результаты показывают, что нестабильность длительности импульса в основном определяется иестабнльностями гц, ев, h и Ек. Нестабиль ность б/„(7ко) в указанном диапазоне температур пе превышает 0,1%, и ею мож но пренебречь.
Экспериментальная проверка показала, что генератор |
с |
указанными |
выше |
|||
параметрами в диапазоне |
температур (25-4-70)°С |
обладает |
относительной |
неста |
||
бильностью длительности |
импульса б / ц « — 6 0 % . Таким образом, генератор |
с дио |
||||
дом в цепи базы обладает низкой температурной |
стабильностью, |
что является |
||||
его существенным недостатком. Этот недостаток |
присущ всем |
вариантам |
генера |
|||
торов с диодом в цепи базы. |
|
|
|
|
|
|
Нетрудно заметить, что если максимально уменьшить влияние температурной |
||||||
нестабильности параметров транзистора е,-, и гъ |
на длительность |
импульса, то |
||||
стабильность / и можно существенно улучшить. |
|
|
|
|
|
4.2. Г Е Н Е Р А Т О Р С Т Д В Ц Е П И Э М И Т Т Е Р А
ТР А Н З И С Т О Р А
Вгенераторе рис. 4.2а, в отличие от ранее рассмот
ренного, туннельный диод включен в цепь эмиттера |
первого тран |
зистора. М е ж д у собой транзисторы Ti и 7'2 связаны |
коллекторно- |
базовой связью. Конденсаторы Ct и С 2 — ускоряющие и иа прин цип работы не влияют. Генератор может работать как в автоколе
бательном, так и в ж д у щ е м режимах . Ж д у щ и й |
режим работы |
гене |
||||||
ратора |
состоит в следующем . |
|
|
|
|
|
||
П а р а м е т р ы генератора |
выбираются так, |
что Т Д находится |
в со |
|||||
стоянии |
с низким уровнем |
напряжения . Н а п р я ж е н и е на базе |
тран |
|||||
зистора |
7\ |
« б 1 < 0 , и он открыт и насыщен. |
Транзистор |
Т2 |
заперт |
|||
напряжением Е§. Конденсатор |
С з а р я ж е н |
до |
напряжения |
ис = |
||||
= ucmax- |
Через Т Д протекают |
эмиттерный ток |
насыщенного |
тран |
||||
зистора |
7\ |
и ток делителя, |
состоящего из |
резисторов Яю |
<Re, R5 и |
Т Д . Однако сумма этих токов меньше тока h, поэтому исходное со стояние устойчиво.
С приходом запускающего импульса отрицательной полярно сти Т Д переключается в состояние с высоким уровнем напряжения . Потенциал базы транзистора 7\ повышается, и транзистор начинает запираться.. Это вызывает понижение потенциалов коллектора 7^ и базы Т% что отпирает последний. К а к только оба транзистора пе рейдут в активное состояние, в генераторе возникает лавинообраз ный процесс, следствием которого является запирание левого и от пирание и насыщение правого транзисторов. Конденсатор С начи
нает ^разряжаться |
ш д в у м |
цепям: |
ТД—'резистглр |
Яъ \\ насыщенный |
||||
транзистор Т2 |
— |
резистор |
Re- П о |
мере |
р а з р я д а |
конденсатора ток |
||
Т Д уменьшается. |
|
|
|
|
|
|
||
Когда |
ток |
Т Д |
станет равным |
току |
переключения 1% Т Д |
пере |
||
ключается |
в |
исходное состояние. |
Это |
понижает |
потенциал |
базы |
76
т р ан зис т о ра Tt и повышает по |
|||
тенциал |
коллектора |
Г 4 и |
базы |
72. Оба |
транзистора |
вновь |
ока |
зываются в активном режиме. Возникает лавинообразный процесс, 72 запирается, а 7\ отпирается и насыщается . Кон
денсатор |
С |
з а р я ж а е т с я |
через |
||
резисторы Re |
и |
RK2 |
до |
напря |
|
жения uc=-Uc |
max, и |
генератор |
|||
возвращается |
в исходное со |
||||
стояние. |
|
|
|
|
|
Так |
как |
в |
цепи |
эмиттера |
|
транзистора 7\ |
включен |
ТД, то |
потенциал эмиттера по отно шению к корпусу .всегда мень ше нуля. Поэтому для обеспе чения в генераторе лавинооб разного процесса после пере
ключения |
Т Д |
в исходное |
со |
||||||
стояние |
резистивный |
делитель |
|||||||
в цепи |
базы |
транзистора |
|
Ti |
|||||
необходимо |
подключать |
.не |
к |
||||||
коллектору |
транзистора |
7% |
а |
||||||
к части |
резистора |
Rvi. |
|
|
|
|
|||
Достоинством этого |
генера |
||||||||
тора |
является |
то, |
что |
в |
нем |
||||
сведено |
к |
минимуму |
влияние |
||||||
температурной |
нестабильности |
||||||||
параметров |
транзистора |
|
eg |
и |
|||||
Гб на |
длительность |
генерируе |
мых импульсов. Основными дестабилизирующими факторами при
этом являются температурные нестабильности параметров |
Т Д и |
||
источника |
питания £ к . Что касается |
нестабильностей эмиттерного |
|
тока / Э 2 н а с |
насыщенного транзистора |
72 и обратных тепловых |
эмит |
терного |
/ а о1 и коллекторного |
/К 02 токов |
транзисторов 7t |
и |
Т2, |
то их |
||||
доля в общей нестабильности длительности импульса |
($tH) |
|
незна |
|||||||
чительна и их .влиянием на величину Ыи |
можно |
пренебречь. |
|
|
||||||
Д л я |
увеличения стабильности длительности |
импульса Т Д |
целе |
|||||||
сообразно |
шунтировать резистором R |
(на рис. 4.2а резистор R по |
||||||||
казан пунктиром.) Резистор |
R |
уменьшает |
постоянную |
времени це |
||||||
пи р а з р я д а |
конденсатора С, |
и при одной |
и той |
ж е емкости |
конден |
|||||
сатора длительность импульса |
уменьшается. Постоянную |
времени |
||||||||
р а з р я д а |
можно увеличить, если вместо |
резистора Re включить диод |
||||||||
Д. Д и о д |
Д |
исключает р а з р я д |
конденсатора |
через |
насыщенный |
|||||
транзистор |
7% и постоянная р а з р я д а т р |
увеличивается. |
|
|
|
В качестве отключающего диода можно 'использовать кремние вые импульсные диоды типов Д219А, Д220 и Д 2 2 0 Б с относительно малыми температурными коэффициентами н а п р я ж е н и я отпирания
77
Рис. 4.3. Эквивалентные схемы гене ратора с ТД в цепи эмиттера тран зистора:
а) для исходного состояния; б) для процесса разряда конденсатора; в) упрощенная схема для процесса разряда конденсатора
где
и сопротивлениями |
постоянному |
|||||
току. В [15] температурные |
коэф |
|||||
фициенты |
для |
указанных |
типов |
|||
диодов |
оценены |
примерно |
в |
|||
(О.З-г-0,5) |
% |
на |
Г С . |
|
|
|
Д и о д |
Д |
ухудшает форму |
на |
пряжения на коллекторе транзи стора Т2 (на рис. 4.26 для этого случая форма напряжения пока зана пунктиром) . Но ухудшение формы импульса можно допус тить, так как выходной отрица тельный импульс снимается с коллектора транзистора Ти где он имеет крутые передний и задний срезы.
Эквивалентная схема генера тора для исходного состояния при линейной аппроксимации харак теристик Т Д и диода Д, без уче та цепи запуска, представлена на рис. 4.3а, где
|
Гэкн = |
Я Г 1 / ( # + Г1). |
|
||
Так как |
r i ^ R , |
то г Э К В « ; Г 1 . |
|
|
|
Будем полагать, |
что |
транзи |
|||
сторы |
ИДеНТИЧНЫ |
(/?21.3l = |
/l2io2 = |
||
= /?21э. |
/ к 0 1 = |
Л<02 = Л;0, |
/бо1 = |
/ б о 2 ~ |
|
»/ко). |
Сопротивление |
г у |
много |
||
меньше |
остальных |
сопротивле |
ний, входящих в схему генерато ра, и им можно пренебречь. Тогда
для |
надежного запирания тран |
|
зистора То необходимо |
выполнить |
|
условие |
|
|
2 = |
&б 2 экв Л{ 0 max ' |
2 экв 5^ О, |
|
|
(4.8) |
R62^ |
= |
RiRd(Ri |
+ Rs); |
(4.9) |
£ 6 2 |
3KB = |
£ 6 t f l / ( t f l + t f 2 ) . |
(4.Ю) |
|
Р е ш а я |
(4.8) |
с учетом |
(4.9) и (4.10) относительно Rz, |
получаем |
R2<E6/IK0max, |
|
|
(4.11) |
где /к оmax — обратный тепловой ток при максимальной температу ре рабочего диапазона .
78
Чтобы транзистор 7\ был насыщен, необходимо выполнить ус ловие
|
|
|
^к1 нас |
(^21 э + |
') 1к о |
|
|
|
|
|
|
/ I . |
|
|
|
|
|
|
|
21 Э |
|
|
|
Так |
Как |
ОбЫЧНО |
(А2 1Э + 1 ) / К 0 < / к 1 н а с ~ £ к / # к 1 , |
ТО |
1*61 ^ Л н н а с » |
||
ttEK/(hZi3 |
RKl). |
|
|
|
|
|
|
Известно fl7], что |
межэлектродные н а п р я ж е н и я |
транзисторов |
|||||
слабо |
зависят от токов при |
степени |
насыщения |
iV=34 - 5 . Обеспе |
чивать высокие степени насыщения нецелесообразно, поэтому для
получения |
минимально |
возможной |
нестабильности |
длительности |
||||||||||||
импульса генератора |
необходимо выполнить |
условие |
|
|
||||||||||||
гб1 = |
i R 3 ~ |
iRA |
= / 6 i „ a c > ( 3 |
^ - 5 |
) . |
E |
l |
• |
|
|
|
(4.12) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
"21 Э |
Кк\ |
|
|
|
|
||
В соответствии с эквивалентной схемой |
(рис. 4.3а) |
и с учетом |
||||||||||||||
ТОГО, ЧТО 1к1 = /К 1 Hac>tHl, а |
1б1=/б1нас>!1'л4, |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
• |
— / |
_ |
"к2 |
_ |
(EK—lK0 |
RK2) |
(Rs |
+ г д |
- f Я^ 2 ) + е д |
|||||||
£ б ! |
|
61 нас |
|
~ |
» |
|
|
/ n |
I |
n |
I |
\ |
п |
|
||
|
|
|
|
|
Я 3 |
|
|
|
(Я6 |
+ |
# |
к 2 + |
0() # з |
|
|
|
Поскольку |
е д |
< £ к > / к о # к 2 , |
|
a . ^ 2 < ( 7 ? 5 + г д |
+ . г ^ 2 |
) , |
то для поактичес- |
|||||||||
ских расчетов можно полагать, что |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
£ к ( Я 5 + г д + < , ) |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
(Я5 |
+ |
# к 2 + |
/"д) |
#3 |
|
|
|
|
|
|
|
Р е ш а я |
ур-ние |
(4.12) с |
учетом |
(4.13) |
относительно |
сопротивле |
||||||||||
ния резистора R3, |
получим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
< |
^213mifi^ K i(^5 +/"Д + |
Я к 2 ) |
|
|
|
|
|
|
j |
||||||
3 |
^ |
(3-5-5) |
(/?, + / ? м + гд) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
где AaiomiTi — коэффициент |
усиления базового тока транзистора при |
|||||||||||||||
минимальной температуре рабочего диапазона . |
|
|
|
|
||||||||||||
Д л я обеспечения |
исходного состояния |
необходимо |
выполнить |
|||||||||||||
условие |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
*KI |
+ |
i<si + |
^ 5 |
< ( ° . 9 |
^ 0,95) . / l r a f n i |
|
|
|
|
|
|
(4.15) |
||||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гк1 = |
•'к! нас » |
EjRKl; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4.16) |
|||
*б 1 = |
/в 1 нас « ( 3 |
-т- 5) £К /(Л2 1 э /?K i); |
|
|
|
|
|
|
(4.17) |
|||||||
* 5 |
* 5 |
|
Я 5 + л д |
|
|
(R-a + |
RK2+rR) |
|
|
|
|
a /imin — минимальное значение тока / ( в рабочем диапазоне тем
ператур. |
В случае |
использования арсенидо-галлиевых Т Д |
макси |
|||
мум |
тока |
I i .имеет |
место при |
комнатной |
температуре, поэтому |
|
hmin |
определяется |
либо при максимальной |
положительной, |
либо |
||
при минимальной отрицательной |
температуре. |
|
79