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]

быть направлен в транзистор Т\ или в транзистор Т2 в зависимости от величины и полярности управляющего напряжения Ывх. Если транзисторы германиевые (переключатели тока на кремниевых


Рис. 2.43

транзисторах рассматриваются подробно в разд. 2.6 в связи с изучением цифровых интегральных схем), то для переключения тока /о достаточно, чтобы напряжение «вх изменялось на величину UmBx = OfiB: от -0,3 до +0,3В (рис. 2.436). Пусть, например, транзистор Т2 заперт напряжением Щэ2 = О, а транзистор Т\ открыт, причем «бэ1 = -0,3 В (именно таков порядок величины напряжения на базе германиевого транзистора при токе эмиттера порядка 10 мА). Тогда Ывх = «бэ! - «бзг = -0,3 В; и при входном Напряжении Ывх = -0,3 В открыт Ti и ток /о идет через него.

Для того чтобы Тх был закрыт, а Т2 открыт и ток /о проходил через Гг, достаточно, чтобы Щы = О, Ыбэ2 = -0,3 В и «вх == «бэ! - - Ибэ2 = +0,3 В. Для того чтобы получить необходимый запас по запиранию и, в частности, глубокую отсечку запертого транзистора, в практических схемах иногда выбирают величину перепада (7™вх = 1,2 В, а не 0,6 В: от -0,6 до -Ь0,6В. При этом, если «вх = -0,6 В, то Ыбэ1 = -0,3 В (эта величина определяется для Данного транзистора величиной тока h) и Ыбэ2 = +0,3 В (Гг заперт); при Ывх = 0,6 В Ti заперт («бэ! =+0,3 В) и Га открыт (Ибэ2 = -0,3 В).



При переключении тока /о на коллекторах транзисторов создаются перепады напряжения (рис. 2.43в) Um вых = Ек - [Бк - - а/о.к] = cc/o-Rk « hRv, так как а л; 1.

Сопротивления Rk в коллекторных цепях выбираются так, чтобы постоянные времени CoRk перезаряда паразитных емкостей Со были бы порядка т„ = l/2n;f выбранного транзистора. При меньших значениях Rk выигрыш в быстродействии практически не получается, а величину тока /о нужно увеличивать, чтобы получить требуемое значение t/твых. В реальных схемах выбирают Rk порядка ЮОн-ЗОООм, /о - порядка 3-ь10 мА. Напряжение Ек выбирают по величине больше /7пвх+ твых (например, 3-ь6В); при Этом переход коллектор - база открытого транзистора смещен в обратном направлении и, следовательно, открытый транзистор работает не в режиме насыщения, а в линейном (активном) режиме.

Заметим, что, хотя открытый транзистор в переключателе тока работает в активной области, смещение его рабочей точки из-за разброса, параметров и изменения температуры весьма мало; это объясняется тем, что эмиттерный ток в рассматриваемой схеме фиксируется внешним генератором тока /о и от параметров транзистора не зависит, а относительное изменение коллекторного тока 1к - а/о -Ь /ко мало, так как /ко -С /о, а ~ 1 и изменение а при изменении температуры незначительно.

Обычно генератор тока /о"представляет собой совокупность источника большого напряжения Еэ и резистора с большим сопротивлением Rg (рис. 2.43г); ток 1о- (Ед - Ывх-Ь «бэ!) ?э » £э/-э, так как Ывх - Мбэ -С E; например при Еэ = 30 В, /?э = 5 кОм, Ывх= = ±0,6 В, Ыбэ1 = ±0,3 В, получаем /о ~ 6 мА. Так как выходной перепад напряжения одного ключа можно использовать для управления другим, амплитуда выходного перпада Um вых ~ /о/?к должна быть равна Umx, т. е. в нашем примере 1,2 В.

Заметим, что если используется только один выход /7вых1. то второй транзистор Гг можно заменить диодом, который включается вместо эмиттерного р-/г-перехода Гг (рис. 2.435). Нетрудно видеть, что последнюю схему можно интерпретировать как схему транзисторного ключа с ООС по току.

Быстродействие переключателя тока весьма велико. Это обусловлено следующим. Во-первых, открытые транзисторы работают здесь в активной области, и поэтому выключение открытого транзистора не связано с рассасыванием избыточного заряда в его базе. Во-вторых, транзистор Гг работает в режиме схемы ОБ (граничная частота транзистора в схеме ОБ f„ во много раз больше его граничной частоты в схеме ОЭ), причем ключ на транзисторе Гг управляется (по цепи эмиттера) от низкоомного источника - эмиттерного повторителя на транзисторе Ti. В свою очередь, ускорение переключения ключа на транзисторе Ti часто достигается (помимо введения отрицательной обратной связи через Ra) путем подачи на его вход управляющего напряжения от эмиттерного повторителя (см. разд. 2.6). Наконец, благодаря малой величине



достигается быстрый перезаряд паразитных емкостей. В результате время переключения схемы часто оказывается порядка 1 не.

Для построения различных переключательных схем требуется каскадирование (последовательное соединение) переключателей тока. Но, как видно из рис. 2.43в, уровень, относительно которого отсчитывается выходное напряжение, не совпадает с уровнем, относительно которого отсчитывается входное напряжение. Поэтому возникает задача согласования входных и выходных уровней. Ее можно было бы решить включением резистивных делителей между коллектором управляющего и базой управляемого ключей; но в этом случае потребовалось бы существенное увеличение твых, что привело бы к увеличению R и снижению быстродействия ключа. Поэтому такой способ неприемлем и на практике используются два других.

Первый способ заключается в том, что последовательно включаемые переключатели строятся на транзисторах различного типа; если первый переключатель строится на транзисторах типа р-п-р, то второй - на транзисторах типа п-р-п и наоборот; при этом к коллекторам транзисторов подключаются дополнительные генераторы тока /о/2 (обычно такой генератор создается совокупностью источника большого напряжения £1 и резистора с большим сопротивлением Ri, причем Ei/Ri = /1 = /о/2).

На рие. 2.44а, б приведены схемы переключателей тока на транзисторах р-п-р и п-р-п со вспомогательными генераторами тока /о/2; выход одной схемы можно непосредственно подключить ко входу другой.

Действительно, напряжение Ывых! изменяется теперь симметрично относительно уровня - Е: от - £к + -Rk (при запертом Г,) до - £к -У" -к (при открытом Г,), т. е. именно так,

как требуется для управления схемой рис. 2.446 на транзисторах типа п-р-п. Наоборот, напряжения иыхз и «вых* изменяются

gg, L- l-J „ %«з Ь - „



[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]

0.0011