После выбора Ro и /вх определяем из ф-лы (2.100) величину R. Заметим,

с ООС не насыщен, а работает в активном режиме, величина коллекторного напряжения открытого

что, так как открытый транзистор в ключе

Рис. 2.41

транзистора [мнотмако! может быть в несколько раз больше, чем в насыщенном ключе. Для уменьшения напряжения Икотмакс

выбирают диод с наименьшей величиной напряжения Ыд от или заменяют резистор Ro диодом (рис. 2.41). В данном случае следует потребовать выполнения не-

равенств, аналогичных (2.103) и (2.107):

ф-лам

«Д2>«я1, (2.109)

«Д2

= (£б + 1«бэ1)/6

д1~вх см

При расчете на худший случай эти условия должны выполняться при токах «д2 мин и 1д1 макс Последнее неравенство позволяет выбрать диод Да-

Переходные процессы в ключе с ООС

На рис. 2.42 показаны временные диаграммы ключа с ООС, схема которого приведена на рис. 2.40а.

До момента времени t = ti транзистор заперт напряжением Еб. Ток, протекающий при t <Cti во входной цепи под действием Еб, на временной диаграмме 1вх(0 не показан. В момент времени t = tx входной ток ключа мгновенно изменяется и становится равным: 1вх ЕЧ (JR-\-Ro), транзистор отпирается и начинает нарастать его коллекторный ток. Так как диод отпирается только при 1к - 1к /ки, то В течение всего времени, пока /к </к, ток диода /д О и базовый ток /б = /вх - /см « £/(/? + Ro) - ЕбШб- Таким образом, отпирание транзистора в ключе с ООС и без нее происходит при одной и той же величине базового тока.

В течение всей длительности фронта t% включения транзистора обратная связь не действует, и поэтому для вычисления величины 4 можно использовать ф-лу (2.56), заменив в ней. /кн на /к:

" =То1п-

р4-/;

После отпирания диода коллекторный ток меняется незначительно, и поэтому можно считать, что процесс включения транзистора заканчивается в тот момент, когда отпирается диод, т. е. этот процесс длится время t%. 134

в момент t - t2 мгновенно изменяется входной ток ключа. Так как в результате действия ООС транзистор остался в активном

Рис. 2.42

режиме, то изменение коллекторного тока начнется в тот же момент. Однако, пока не закроется диод (т. е. пока ток «к, умень-

"*шаясь, не достигнет величины /J, напряжение Ык меняется сравнительно мало из-за шунтирующего действия низкоомной цепи, со-

,.,стоящей из диода, резистора Ro и входного сопротивления транзистора /?вх. Поэтому Ык начнет изменяться с задержкой 4, длительность которой будет равна времени уменьшения коллекторного тока до величины /«. [Следует заметить, что запирание транзистора при /вх = О происходит под действием тока /см = EqIR и тока диода (пока он не заперт).] Легко показать, что длительность задержки 4 меньше, чем длительность рассасывания в насыщенном ключе. Очевидно, что обе эти величины максимальны при Р = Рмакс транзистора. Но в ключе с ООС базовый ток транзистора меньше тока /б, который проходил бы в цепи базы насыщенного ключа, и поэтому из базовой области транзистора в клю-

че с ООС нужно удалять за время t - меньший избыточный заряд неосновных носителей, чем из базовой области транзистора в насьвденном ключе. Для сравнения обе эти величины изображены на графике «к(0 (рис 2.42), где принято /к = /кн.

СЗценим теперь величину з. Пусть Rk" Rr-\- Ro-\- вх (что часто выполняется на практике). Тогда при изменении тока гк на величину Лгк изменение тока диода Л«д примерно равно Aik, и как только ток 1д уменьшится до нуля, цепи обратной связи отключаются (диод запирается). Таким образом, интервал 4 заканчивается тогда, когда ik уменьшается на величину, примерно равную начальному току диода (в момент времени t = tz); при рмакс = =: оо ток диода в момент t = tz можно оценить по ф-лам (2.106) и (2.100): 1д /кн/Рмин- Теперь, считая, что ток «к в течение времени 4 изменяется примерно по линейному закону, запишем в со-

t I /В

ответствии с рис. 2.42 - , "Р""" или, заменяя тр на ТаРмакс,

"3 к + Рмакссм . Рмакс „ п см 1 .

hta----ГТ-;;-Г-77Г-; при Рмакс-т- > 1 к = Х

ft l-UR I ll ,f 3- a n ,

Рмин "г Рмакссм/к к Рмиисм

Если Произведение Рмин/см будет порядка /к, то 4 будет порядка т„. При выводе этих формул, во-первых, не была учтена инерционность диода, т. е. конечное время восстановления его обратного сопротивления. Очевидно, что это время должно быть соизмеримо со временем ts, и поэтому в схеме ключа с ООС следует использовать диоды с временем переключения порядка т„ транзистора ключа. В быстродействуюших схемах запирание транзистора часто осуш,ествляется током «б « /кн- Во-вторых, при оценке величины /з не было учтено, что ток диода тоже проходит через цепь базы, а поэтому величина 4 с учетом его получилась бы еще меньше. Так как формирование фронта коллекторного напряжения начинается после запирания диода, то длительность этого фронта (рис. 2.42) 4 такая же, как в схеме насыщенного ключа.

Таким образом, нелинейная отрицательная обратная связь, не изменяя длительности фронтов, приводит к резкому уменьшению длительности задержки выключения транзистора.

В заключение заметим, что в рассмотренной схеме была использована ООС по напряжению; можно построить и ненасыщенные ключи с отрицательной обратной связью по току. Последние представляют собой, по существу, переключатели тока и рассматриваются в следующем параграфе.

2.5.3. ТРАНЗИСТОРНЫЕ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ ТОКА

Принцип действия транзисторного переключателя тока иллюстрируется схемой рис. 2.43а; предполагается, что ток от генератора постоянного тока /о в эмиттерной цепи транзисторов Ti и Гг может