Главная  Линейные элементы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [ 41 ] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162]

При запирании транзистора коллекторный ток начинает убывать с постоянной времени тр, но потенциал коллектора остается постоянным и равным Еф до тех пор, пока коллекторный ток не достигнет величины /д и диод Д не запрется.

Так как тр <С Тд, то ясно, что задержка изменения коллекторного напряжения оказывается здесь не меньше, чем в случае запирания насыщенного транзистора. Поэтому важно не только фиксировать потенциал коллектора, но и предотвратить сколько-нибудь значительное превышение коллекторным током величины

= Ek/Rk- Эта задача решается введением в схему отрицательной обратной связи (ООС).

2.5.2. НЕНАСЫЩЕННЫЕ КЛЮЧИ ОЭ С НЕЛИНЕЙНОЙ ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ

Принцип работы

Пример ненасыщенного ключа с ООС показан на рис. 2.40а. Пока напряжение база - коллектор Ыбк больше падения напряжения tRRo на сопротивлении Ro, диод Д заперт, отрицательная обратная связь не действует и с ростом входного тока isx растут ток базы «б и ток коллектора «к = ргб- Когда ток Ibx достигает такого значения, при котором напряжение «бк станет равным падению напряжения гд,7?оНа сопротивлении Ro, диод Д отпирается и дальнейший рост тока 1вх мало влияет на режим транзистора, так как значительная часть входного тока идет теперь непосредственно через диод. Другими словами, с началом действия ООС коэффициент усиления Ki = Ajk/Aibx резко падает; действительно, при запер-том диоде /Сг « р, а при открытом Кг « Р/(Р+ 1) < 1, так как

Rk > Ruv, Rup + Ro+ Явх < (P + 1) Rk.

Зависимость токов гк и «б от тока «вх в ключе с ООС показана на рис. 2.40. На этом рисунке учтено, что транзистор отпирается лишь при «вх /см- Действительно, при запертом диоде ток базы «б О только при «вх /см- Поэтому эта схема широко используется в тех случаях, когда транзистор должен быть заперт при малых значениях тока «вх-

На рис- 2.406 /к означает величину коллекторного тока «к, при которой происходит отпирание диода, т. е. при «к = Л u = 0. Чтобы найти этот ток, запишем

«д = Ыо - «бк = 40 - «бэ + «к- (2-97)

Так как при «д = О Ык = - Бк + IkRk и 1ц, = ie + / = IJ + /с„, то «д=:(/ур4-/см)/?о + ибэ1 -£к + /к?к, откуда, приравнивая «д нулю, найдем

/ к~1"бэ1~ Уем /П Q04



Сравнивая /к с током 11, = EJR, легко заметить, что /к </кн, однако на практике часто XI "бэ I + /см-Ro) Як /?о/Р> поэтому EJRk-Uh и в расчетах часто принимают /к=/кн. Таким образом обратная связь начинает действовать лишь тогда, когда коллекторный ток близок по величине к току /кн, т. е. транзистор близок к режиму насыщения.

Основная задача при расчете ключа с ООС сводится к выбору Ro, величины тока Ibx = /вх и типа диода, при которых:

- ток 1к, даже в транзисторе с Р = рмин, был бы не меньше /к, т. е. Ыд О (транзистор близок к режиму насыщения);

i«5 "A\i~L j»-I-\Л \-I


"и /с


Рис. 2.40

- транзистор с р = Рмакс был бы не насыщен. Ниже будет показано, что при правильно рассчитанных параметрах в цепи

обратной связи это условие можно выполнить даже при Рмакс =

»= оо, поэтому для используемых транзисторов должна быть известна лишь величина Рмин-

Расчет

1. Расчет величины входного тока ключа /вх. Для того чтобы ток 1к был не меньше, чем 1, необходимо выполнить условие

/вх>/к/Р + /см«кн/Р+/см.

(2.99)

где /см =

ток через сопротивление Re при открытом транзи-

сторе. Чтобы условие (2.99) выполнялось даже при р = Рмян, выбирают

6+1 «6э1

кн , , кн ,

г см - ~Б--Г

миц Рмин

(2.100)



в схеме рис. 2.40а эта величина тока /вх обеспечивается выбором Евх и сопротивлений R и Ro-

R + rT --R- (-J

При расчете на худший случай требуется выполнение неравенства

, вх мин .... кн макс макс I бэ макс I /о , оч

/вхм„„--:>-+ R, •

2. Выбор типа диода. Основное требование к диоду - малое прямое сопротивление Rnp: чем меньше Rnp по сравнению с /?к, тем эффективнее ограничивается базовый ток действием ООС. Так как во многих ключах Rk имеет величину порядка I кОм, то Rnp диода должно быть много меньше 1 кОм. Однако плоскостные диоды, имеющие меньшее, чем точечные диоды, прямое сопротивление, в данном случае применять нецелесообразно. Ниже, при рассмотрении переходных процессов в ключе с ООС, показано, что выходное напряжение такого ключа начинает изменяться после запирания диода, и поэтому для уменьшения времени переключения ключа следует выбирать диод с малым временем переключения, соизмеримым с постоянной времени транзистора. Таким образом, диод в данной схеме должен быть точечным.

Максимальное обратное напряжение на диоде Д (при запертом транзисторе) приблизительно можно оценить при помощи ф-лы (2.97), считая, что i/?Q-Mgg-f-+ "к - RRo ~ "бэ ~ -к + кОк ~ к, так как входной ток (и равный ему ток in) мал (иначе транзистор будет открыт).

3. Расчет сопротивлений Ro и/?. Транзистор с Рмакс = «о должен работать в активном режиме при входном токе, определяемом ф-лой (2.100), для чего напряжение Мбк на коллекторном переходе этого транзистора должно быть «бк 0. Последнее выполняется при

Найдем значения Мд и при Рмакс = °°. Диод отпирается при = = /j » кн> т- е. при базовом токе

б = б = 4/Р- (2-104)

Поэтому при Рмакс = °° базовый ток транзистора будет ограничен (действием ООС) на нулевом уровне. Следовательно, в этом случае

Ч = с„ = (еб + «бэ1)/б. (2.105)

Ток диода

д = вх-Ч = вх- (2.106)

напряжение на диоде можно найти по его характеристике при токе «д. Под-

ставляя найденные Ид и /д. в неравенство (2.103), получим Еб + I Мбэ I

R6 ""

д~вх см

(2.107)

Обозначив напряжение на открытом диоде через Мд от, получим из ф-лы .(2.103)



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [ 41 ] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162]

0.002