книги из ГПНТБ / Ицхоки Я.С. Импульсные и цифровые устройства [учебник]

(69)и (71) сохраняют свое значение и при наличии емкостей

всхеме. После же выхода транзистора из насыщения, при определении длительности среза токов iR и і к (см. рис. 31, в),

следует в формулах (73) и (73а) опять заменить тр на Ѳр.

§8.4. ВАРИАНТЫ ТРАНЗИСТОРНЫХ КЛЮЧЕВЫХ СХЕМ

А.СХЕМА С ОБРАТНЫМ СМЕЩАЮЩИМ НАПРЯЖЕНИЕМ В ЦЕПИ БАЗЫ

1.Принципиальная схема. На рис. 36 изображена схе­

запертого состояния транзистора в цепь базы через посред­

ные режимы транзистора не зависят от емкости С (в ста: ционарных режимах ток через С не протекает). При быстрых же переходных процессах резистор R как бы шунтируется короткозамкцутым элементом в виде емкости С достаточно большой величины. Это позволяет при включении транзис­ тора создать кратковременно прямой ток базы, значительно превышающий стационарный ток базы отпертого транзис-

200

тора. Тем самым ускоряется ввод транзистора в насыщение, но предотвращается чрезмерное его нассыщение. Благо­ даря конденсатору (ускоряющей емкости) С создается также

вием входной емкости транзистора. По достижении значе­

нии через резистор R стационарного тока it- В течение вре­ мени Tt после обратного перепада тока базы транзистор выходит из насыщения (рис. 37, в), а затем начинается срез тока коллектора и коллекторного напряжения, который завершается через время /с 0 . К этому времени ток базы сре­ зается до значения — / к 0 (рис. 37, б).

3. Обеспечение стационарного разомкнутого состояния ТК- В этом состоянии можно полагать С = 0 (см. рис. 36). Применяя в отношении базовой цепи (левее точки б) тео­ рему об эквивалентном генераторе, придем, к показанной на рис. 10 схеме управляющей цепи базы, где э. д. с. эквива­ лентного генератора и его сопротивление определяются из равенств:

Для обеспечения помехоустойчивости ТК в условиях действия дестабилизирующих факторов (см. §8.2, п. 16)

201

Запирающее базовое напряжение UjTne должно быть ниже граничного значения = (0,1 -4- 1)В. Для этого долж­ ны удовлетворяться равенства (22):

ТК- В этом состоянии транзистор должен находиться в ста­ ционарном режиме насыщения, при котором ток коллекто­ ра / к н sä EJRK. Нужный коэффициент насыщения s на­ ходится из равенства (27), после чего из формулы (25) на­ ходится ток базы lt.. Этот ток устанавливается надлежащим выбором параметров управляющей цепи базы, эквивалент­ ная схема которой приведена на рис. 11; э. д. с. эквивалент­ ного генератора и его сопротивление находятся аналогич­ но указанному в п. 3:

Е? = 4 * t * / t l + + 3 + * 6 ' ^ + = * о 1 ( * + * . + ) . (8-88)

Фигурирующее в схеме рис. 11 входное сопротивление транзистора выражается формулой (31). Для обеспечения стабильной работы ТК в условиях непостоянства и разбро­ са параметров транзистора (см. §8.2, п. 21) должны вы­ полняться соотношения (30):

Следовательно, как это вытекает из схемы (см. рис. 11), должны выполняться равенства:

Е+ = - I t {Rt + Rtx) = - I t Rt (1 + B + ) . (8.89a)

5 . Выбор параметров схемы. Рассмотрим этот вопрос при н е в е н т и л ь н о.м источнике е3 (см. рис. 36), когда

202

При выбранном типе транзистора и установленных зна­ чениях £/б7 и s параметр 7 известен. Следовательно, величи­ ны е - и е+ взаимно связаны: при задании величины одного из этих коэффициентов определяется величина второго. По­ лагая в " = Хг+, подставим это равенство в первую форму­ лу (91) и решим полученное уравнение относительно е+:

Находимая отсюда величина е+ зависит от коэффициента у и от величины X. Как показывают расчеты приемлемое зна­

Эта формула при заданных значениях сопротивлений по­ зволяет найти нужную величину перепада | АЕ3 \, а при за­ данном перепаде она позволяет найти параметры схемы:

W t ' « • - W r i W * ( 8 - 9 5 >

Нужная величина напряжения Еб находится из форму­ лы (88)'или (86); учитывая при этом равенство (8.89а), най­ дем:

'203

из эквивалентной схемы, приведенной на рис. 24. При опре­

в функцию (97) и решая полученное уравнение относительно

Для определения Та надо раньше найти ток базы, воз­ никающий при «а < 0. Но здесь из-за изменения входного сопротивления транзистора уже нельзя воспользоваться методом, примененным в п. 6, а приходится учитывать имеющиеся в цепи запасы энергии.

204

источником напряжения и = U- (рис. 38), величина кото­

При t > 4 ток базы спадает по закону (рис. 37, б)

205

где Ѳр — постоянная времени, выражаемая формулой (81). Изображение же тока базы, выражаемого функцией (98а), имеет вид

ясно, что чем больше величина ускоряющей емкости С (чем больше Ѳс ), тем в течение большего времени выполняется не­ равенство /б > it- Следовательно, с увеличением емкос­ ти С длительность входа транзистора в насыщение сокра­ щается. Однако, как показывает анализ, если произведение

дальнейшее увеличение емкости С оказывается малоэффек­ тивным: оно не приводит к сколько-нибудь существенному сокращению длительности ТТЛ Поэтому, принимая равенст­ во (99) и подставляя его в изображение (98д), получим:

При входе в момент t' = 7V транзистора в насыщение приращение коллекторного напряжения U K A ^ I K B R K . Подставляя эти равенства в функцию (99а) и решая полу­ ченное уравнение относительно 77Г, найдем длительность входа транзистора в насыщение:

где приняты во внимание равенства (99) и равенства

206

Из сравнения формулы (100) с формулой (65), в которой следует заменить время жизни тр на Ѳй, видно, что эффект

схемы, приведенной на рис. 28. Часто при насыщенном со­

где последний член выражает приближенно действие цепи

на коллекторном переходе, а также из-за частичного разряда

207

конденсатора за время Tt на величину AUC == | ІбстТІ' | /С, обратный ток базы уменьшается до значения

Из анализа, подобного приведенному в п. 7 (этот анализ оказывается в данном случае более сложным), можно найти

• достаточно точное выражение длительности tc{) среза, ко­ торое оказывается весьма громоздким. Приближенное зна­

Б. СХЕМА С ПРЯМЫМ СМЕЩАЮЩИМ НАПРЯЖЕНИЕМ

ВЦЕПИ БАЗЫ

10.На рис. 39 изображена схема ТК, управляемого

сигналами положительной полярности еа > 0. Прямое сме­ щающее напряжение подводится, к базе через -посредство де­

лителя напряжения Rx — R2 от источника питания — Ек (не нужен отдельный источник смещающего напряжения). Применяя в отношении делителя напряжения теорему об эквивалентном генераторе, придем к показанной на рис. 40 схеме, где

R6 = RAR,; Еб = - - ^ - Е к = - ^ Е к . (8.103)

Данная схема отличается от показанной на рис. 36 толь­ ко полярностью напряжений EJ, Et и Ец. С учетом этого приведенные в разд. А формулы и выводы справедливы и для данной схемы (см. п. 11). Аналогично изложенному в разд. А, с усилением неравенства R > Ra + Rtx по­ вышается эффективность применения ускоряющей емкос­ ти С; также из формулы (94) вытекает, что с усилением не­ равенства Ro > R + R3 уменьшается требуемая величина перепада э. д. с. еа. Однако при данной схеме через резистор Rç в режиме насыщения протекает ток /дб = / £ , а величина

208

Пусть, например, В == 30, s = 3 и RK == 500 Ом; тогда наибольшая величина ß o ^ 5 кОм.

Приведенные на рис. 37 временные диаграммы отобра­ жают характер переходных процессов и в схеме рис. 39 (следует лишь опустить на рис. 37, a ось абсцисс ниже). При одинаковых стационарных режимах работы длитель­ ность в х о д а в насыщение в данной схеме получается несколько меньшей, а длительность в ы х о д а из насыще­ ния — несколько большей, чем в схеме, приведенной на рис. 36.

И. Примерный расчет ТК. Произведем расчет ключевой схе­ мы, приведенной на рис. 39, при следующих исходных данных:

209