где т=(0,5-4-1)тз-постоянная времени

инверсного включения транзистора (т. е. когда эмиттер и коллектор меняют местами) ;

б-п - скачок (перепад) запирающего тока базы (рис. И-28,г).

В случае большого запирающего сигнала Р/б.п> (s-1)/к.нас и время задержки определяется выражением

tsr-l. (11-44)

После рассасывания носителей транзистор оказывается иа границе активной области и процесс установления тока коллектора происходит по закону

к = 1

-РД 6

е Р ; . (11-45)

Дб = б.п - (s - 1) /б.нас

/б.нас-ток базы, при котором наступает насыщение.

Величина времени спада тока определяется выражением

1 РД16 -/к.нас

ИЛН при сильном сигнале

(11-47)

Р Аб

Влияние емкости Ск на время спада тока может быть учтено так же, как и для времени нарастания коллекторного тока.

Путем использования различных схемных реЩений возможно сокращение длительности переходных процессов в транзисторной ключевой схеме.

Методы сокращения длительности переходных процессов в транзисторном ключе

Требования к величине включающего сигнала (тока базы в схеме с общим эмиттером) с точки зрения повышения быстродействия ключа противоречивы. С одной стороны, для получения короткого фронта включения этот ток нужно увеличивать, но, с другой стороны, прн увеличении тока базы возрастает степень насыщения включенного транзистора, что приводит к увеличению времени рассасывания носителей из области базы.

Одним из способов увеличения быстродействия ключевых схем является включение в цепь базы параллельно соединенных конденсатора и резистора (рис. 11-29). При подаче прямоугольного отпирающего импульса от источника с з. д. с. Пш началь-

ный ток базы (если пренебречь входным сопротивлением транзистора)

/б-иач - .

где Rl - внутреннее сопротивление источника входного импульса.

чех 1~

0-f

Рис. 11-29. Ключевой режим транзистора с iJC-цепью.

а схема; б - входной импульс; е - ток базы.

Ввиду того ЧТО /б.нач ВСЛИКО, ПрОЦССС

включения транзистора происходит с большой скоростью. Если т выбрать из условия

где 5 о-время входа транзистора в насыщение;

т = С

Ri + R

1ж - длительность входного импульса, то к моменту окончания импульса базовый ток

Таким образом, уменьшение тока базы к моменту выключения приведет к уменьшению времени рассасывания.

Применение цепи RC приводит также и к ускорению спада коллекторного тока, так как при подаче запирающего импульса происходит выброс запирающего тока базы.

Эффективным способом уменьшения длительности выключения транзистора является использование нелинейной отрицательной обратной связи по схеме на рис. 11-30.

В отсутствие входного тока (вх транзистор заперт и потенциал базы примерно равен £б- Отпирание транзистора происхо-

1-Е

ДИТ при входном токе 1вх Ёб ?б. Пока напряжение Uk.6 больше падения напряжения на сопротивлении Ц, диод Д закрыт, но с ростом входного тока напряжение Мк.в становится равным падению напряжения inR на сопротивлении R и диод отпирается.

При дальнейшем росте (вх часть входного тока идет через диод, что приводит к уменьшению коэффициента усиления схемы. Это позволяет при правильном выборе параметров схемы предотвратить глубокое насыщение транзистора и тем самым устранить задержку, обусловленную рассасыванием зарядов. При работе в широком интервале температур для полного отпирания триода при Р=Рмин необходимо, чтобы входной ток был не менее величины

Рис. 11-30. Схема транзисторного ключа с нелинейной обратной связью.

£к

Рмии Rk.

Это же условие должно быть выполнено-в случае расчета режима транзистора для схем при их массовом производстве, когда невозможно подобрать транзисторы к каждому экземпляру схемы.

Сопротивление R следует выбрать из условия

вх.м /? > д.

где Ид - величина, несколько большая падения напряжения на диоде при токе (вх.м.

Схема обладает тем отрицательным свойством, что остаточное напряжение Uk. на открытом ключе больше, чем при насыщенном режиме, так как включение диода приведет к увеличению коллекторного тока транзистора.

II-6. ОГРАНИЧИТЕЛИ

Ограничителем называют электронное устройство, в котором выходное напряжение:

а) меняется пропорционально входному, если последнее лежит внутри интервала, ограниченного (сверху, снизу или с обеих сторон) напряжениями, которые называются порогами ограничения;

б) остается неизменным, если входное напряжение лежит за пределами этого интервала (т. е. выходит за пороги ограничения). Неизменные ограничивающие напряжения называются уровнями ограничения.

В ограничителях до достижения порогов выходное напряжение меняется пропорционально входному; При этом схему можно характеризовать, как и обычный усилитель, коэффициентом передачи. После превышения порогов выходное напряжение остается постоянным и равным уровням ограничения.

Основной характеристикой ограничителя является зависимость выходного напряжения от входного. В зависимости от коэф-

А Б

и-Вх

. Вых /

Рис. 11-31. Характеристики ограничителей. а - двустороннего ограничителя с положительными верхними порогом .в уровнем и отрицательными нижними порогом и уровнем ограничения; б -ограничи-

теля снизу; МВГ - с положительным порогом [п.в уровнем £/з0граничения; МВТ-с: отрицательнаым порогом f j, и уровнем ; s - ограничителя сверху; NBA - с отрицательными порогом и и уровнем V : п.н н

NBA - с положительными порогом V

уровнем J7jj.

о .в

О Е

а) :

Рис. 11-32. Последовательные диодные ограничители. а - ограничитель сверху с отрицательным порогом и уровнем: fп.вв б - ограничитель снизу с отрицательным порогом и уровнем Сп.ц-н --- -схемы; 2 - характеристики; 3 - входное и. и выходное вы напряжения: типовые параметры схемы: Д - 6Х2П; Rg= 50-н20 ком.

фициента передачи К на линейном участке MN характеристики (рис. 11-31, а) различают ограничители без усиления (К~1) и ограничители с усилением (К>1). В ограничителе без усиления пороги совпадают с уровнями ограничения; в ограничителе с усилением они различны.

В зависимости от соотношения между величиной входного напряжения и порогами ограничения различают следующие виды ограничителей:

ограничители сверху (по максимуму), когда в процессе работы при увеличении входного напряжения (рис. 11-31,6) достигается только верхний порог [/п.в, т. е. рабочая точка выходит только на горизонтальный участок ВГ или ВТ;

ограничитель сниру (по минимуму), когда в процессе работы (при уменьшении входного напряжения) достигается только нижний порог Un.n (рис. 11-31, в), т. е. рабочая точка выходит на горизонтальный участок АБ или АБ;

двусторонний ограничитель, когда в процессе работы достигаются оба порога ограничения (рис. 11-31, а).

В состав ограничителя входит нелинейный элемент - ламповые или полупроводниковые диоды (ограничители без усиления), а также электронные лампы и транзисторы (ограничители с усилением).

Диодные ограничители

Действие диодных ограничителей основано на использовании нелинейных свойств диодов - резкого различия сопротивлений

при перемене полярности приложенных к электродам напряжений. В схемах ограничителей диоды могут включаться последовательно и параллельно нагрузочному сопротивлению.

Последовательные диодные ограничители сверху и снизу (рис. 11-32). Параметры схемы выбираются из условия: < /?н С < /?д.обр, где Rp, и R .o6t> - внутреннее сопротивление диода в прямом и обратном направлении (для вакуумных диодов неравенство /?н</?д.обр выполняется всегда). Сопротивление Rn представляет собой параллельное соединение входного сопротивления последующего каскада и резистора R, установленного в схеме ограничителя.

Для снижения влияния паразитной емкости (главным образом входной следующего каскада) величину R выбирают по возможности небольшой (обычно Rb= =20-5-50 ком). В ограничителе сверху катод диода соединяется с входным, а анод - с выходным зажимом; в ограничителе снизу полярность включения диода - обратная.

Для установления порога (уровня) ограничителя последовательно с сопротивлением включается источник смещения Е*,

При запертых диодах (когда Ubh - E для схемы рис. 11-32, а и Uex< -£ для схемы рис. 11-32,6) цепь тока входного сигнала разорвана, ток через сопротивление Rn не проходит и выходное напряжение

Здесь и в дальнейшем через Е обозначаются абсолютные значения э. д. с.