10. Каскодное включение

Управляемый делитель на транзисторах. Делитель напряжения (рис. 2.42) построен на двух транзисторах, у которых используются сопротивления перехода эмиттер — база. Эти сопротивления меняют­ся в зависимости от протекающего через них тока. Зависимость ослабления выходного сигнала от управляющего тока показана на рис. 2.42, б. При управляющих токах около 1 мкА ослабление сигна­ла может достигать 10³раз.

Рис. 2.42

Рис. 2.43

Каскодное включение полевого и биполярного транзисторов. Приведенные на рис. 2.43 схемы включения имеют большое входное сопротивление. Коэффициент пер.едачи определяется структурной схемой. Он зависит от h_21Э— h_21Б(1 —h_21Б) — коэффициента передачи биполярного транзистора и отs — крутизны полевого транзи­стора. На рис. 2.43,а устройство имеет коэффициент передачи

Глава 3 двухполюсники с отрицательным сопротивлением

Устройства, вольт-амперная характеристика которых имеет падающий участок, могут быть двух типов. Они отличаются по виду характеристик. Характеристика N-вида имеет максимум тока а ха­рактеристика S-вида — максимум напряжения. Для исследования устройств с вольт-амперной характеристикой N-вида необходимо иметь источник постоянного напряжения с малым внутренним сопро­тивлением. Вольт-амперные характеристикиS-вида получаются с по­мощью источника тока.

Схемы с отрицательным дифференциальным сопротивлением на­ходят применение для получения генераторов гармонических и нм-пулььных сигналов. Эти устройства могут применяться и для усиле­ния электрических сигналов в длинных линиях в телеграфных систе­мах передачи информации.

Разработаны и исследованы различные схемы, обладающие отри­цательным сопротивлением. Эти схемы построены в основном на двух транзисторах. Схемы включения ОУ, которые используются в устрой­ствах, показаны в гл. 1.

I. Схемы с характеристикой s-вида

Схема последовательного принципа действия. Устройство (рис. 3.1) имеет S-образную вольт-амперную характеристику. Поло­жительное входное напряжение открывает переход эмиттер — база транзистораVT1, через который протекает ток, определяемый ре­зисторомR4. Коллекторный ток транзистораVT1 создает падение напряжения на резистореR2, которое открывает транзисторVT2. Ток, протекающий через транзисторVT2, поступает из входной цепи через резисторR1. Кроме того, открывание транзистораVT2 вызы­вает уменьшение напряжения в базовой цепи транзистораVT1: па­раллельно резисторуR4 подключается резисторR3. В результате формируется наклонный участок вольт-амперной характеристики. После того как транзисторVT2 полностью откроется, входной ток схемы будеТ определяться резисторомR1. Наклонный участок вольт-амперной характеристики будет определяться соотношением ДU/ДI=R₁R₃/R₂.

Схема с управляемой вольт-амперной характеристикой. Для полу­чения такой характеристики используется эквивалент однопереход-ного транзистора, построенный на двух транзисторах с различным типом проводимости (рис; 3.2). Ток, протекающий через делитель R3 иR4, создает падение напряжения, которое закрывает эмиттер-ный переход транзистораVT1. При повышении напряжения на эмит­тере начинает протекать ток, который проходит через базу транзи­стораVT2. ТранзисторVT2 начинает открываться. Это приводит к снижению напряжения на базе транзистораVT1, что в свою оче­редь вызывает еще большее его открывание. Процесс открывания транзисторов может протекать лавинообразно. В результате вольт-амперная характеристика имеетS-образный вид.

Рис. 3.1

Схема с непосредственной связью. В исходном состоянии оба транзистора (рис. 3.3) закрыты. При увеличении напряжения, когда напряжение „база — эмиттер больше 0,5 В, транзистор VT2 откры­вается. Коллекторный ток транзистораVT2 открывает транзисторVT1. Поскольку в эмиттерно-коллекторной цепи этого транзистора включены низкоомные резисторы, черезVT1 будет протекать весь входной ток. Напряжение на входе упадет. После того как транзи­сторVT1 войдет в режим насыщения, входной ток будет опреде­ляться резисторамиRl, R2.

Схема с ПОС. При небольших напряжениях источника питания транзисторы (рис. 3.4) закрыты. Протекающий ток будет опреде­ляться резисторомR3, сопротивление которого на порядок выше сопротивлений всех остальных резисторов. Увеличение напряжения» вызывает рост падения напряжения на резисторахR1 иR5, что при­водит к открыванию транзисторов. При насыщении транзисторов ток будет определяться резисторамиR1 иR5.

Рис. 3.2

Транзистор в режиме лавинного пробоя. При коллекторном на­пряжении больше предельно допустимого значения транзистор пере­ходит в режим лавинного пробоя. Вольт-амперные характеристики транзистора в этом случае будут иметь вид, представленный на рис. 3.5, а.

В режиме лавинного пробоя могут быть использованы транзи­сторы интегральной микросхемы К101КТ1. Транзисторы применяют в прямом и инверсном включении. При включении сопротивления Кб между базой и эмиттером (рис. 3.5, в) транзисторы имеют управ­ляемую 5-образ«ую характеристику. В инверсном включении пробой эмиттерного перехода наступает при напряжении 7 — 8 В. В этом включении наблюдается высокая стабильность характеристики. Тем­пературный коэффициент 0,02 — 0,04 %/град. Эти свойства обуслов­ливают применение их в различных быстродействующих импульсных схемах с временем нарастания около 10 не.

Управляемая напряжением каскадная схема включения. Состав­ной каскад (рис. 3.6) на транзисторах разной проводимости позво­ляет создать аналог элемента с S-образной вольт-амперной характе­ристикой. Подобными характеристиками обладают лавинные и одно-переходные транзисторы.

Транзистор VT1 в исходном состоянии закрыт напряжениемERafCRi+Rz+Ra). Когда входное напряжение превышает этот уро­вень, начинают проводить оба транзистора. Коллекторный ток тран­зистораVT1 уменьшает напряжение на резистореR1 и тем самым уменьшает напряжение на базе транзистораVT2. На характеристике формируется падающий участок. С дальнейшим увеличением входно­го напряжения транзисторVT1 входит в насыщение. Эмиттер оказы вается подключенным ко входу. В этом случае весь ток входной цепи протекает через транзисторVT2, который не находится в насыщении. Дифференциальное отрицательное сопротивление на падающем уча­стке характеристики определяется выражениемR₁R₃h_2l3/(R₁+R₂ + + R₃), гдеh_21Э— коэффициент передачи по току транзистораVT1.

Рис. 3.3

Рис. 3.4

Рис. 3.5

Рис. 3.6