Насыщения транзистора

шается, конденсатор начинает заряжаться. По мере его зарядки ток базы уменьшается, а ток коллектора не изменяется, поскольку транзистор продолжает оставаться в режиме насыщения. Когда ток зарядки уменьшится до значения, соответствующего границе насыщения, транзистор переходит в обычный усилительный режим. Благодаря положительной обратной связи происходит резкий переход транзистора в режим отсечки и конденсатор перезаряжается по цепи R\—С—/?2, стремясь зарядиться до напряжения источника питания. Как только потенциал базы

поменяет знак, происходит лавинообразный переход транзистора в режим насыщения и процесс снова повторяется.

этих случаях используют транзисторные ключи. На 8.13, а приведена схема ключа на биполярном транзисторе. Входная (управляющая) цепь здесь отделена от выходной (управляемой) цепи. Ключ мало отличается от усилителя, выполненного по схеме с общим эмиттером. Однако транзистор работает в ключевом режиме, характеризуемом двумя состояниями. Первое состояние определяется точкой А! на выходных характеристиках транзистора; его называют режимом отсечки. В режиме отсечки ток базы /б=0, коллекторный ток /Ki равен начальному коллекторному току, а коллекторное напряжение UK—UKi^EK ( 8.13, б). Режим отсечки реализуется при отрицательных потенциалах базы. Второе состояние определяется точкой А 2 и называется режимом насыщения. Он реализуется при положительных потенциалах базы. При этом ток базы определяется в основном сопротивлением резистора /?б и I(,^ = UBJR^, поскольку сопротивление открытого эмиттерного перехода мало. Коллекторный переход также открыт, и ток коллектора IK^EJRK, а коллекторное напряжение i/K2»0. Из режима отсечки в режим насыщения транзистор переводится воздействием положительного входного напряжения. При этом повышению входного напряжения (потенциала базы) соответствует понижение выходного напряжения (потенциала коллектора), и наоборот. Такой ключ называют инвертирующим (инвертором). В рассмотренном транзисторном ключе уровни выходного напряжения, соответствующие режимам отсечки и насыщения, стабильны и почти не зависят от температуры.

Стационарный режим, соответствующий точке А, является неустойчивым: при любых сколь угодно малых отклонениях от этого режима триггер переходит в одно из двух возможных устойчивых состояний: «О» или «1». В состоянии «О» транзистор TI открыт (находится в режиме насыщения), транзистор Т2 закрыт (находится в режиме отсечки), в состоянии «1», наоборот, транзистор Tt закрыт, а транзистор Т2 открыт.

На 3.30 показана схема простейшего транзисторного ключа, в которой транзистор работает в трех режимах: отсечки, нормальном активном и насыщения. Транзистор включен по схеме ОЭ. Базовая цепь с источником питания ^и.и.б и резистором R6 является управляющей. Управляемой (прерываемой) является коллекторная цепь.

Расчет транзисторных схем в ключевом режиме. Для надежной работы транзистора в ключевом режиме нужно обеспечить четкий переход его из состояния насыщения (транзистор открыт) в состояние отсечки (транзистор закрыт) и наоборот при соответствующем изменении входного напряжения от уровня полезного сигнала t/c до уровня помехи f/пом. На 5.5 дана схема, когда Uc и t/пом имеют, одинаковую полярность относительно эмиттера. Поскольку напряжение база — эмиттер транзистора при работе его в различных ключевых режимах должно иметь разную полярность (в режиме насыщения f/6.3<0; в режиме отсечки f/6.3>0), в схему введен источник напряжения смещения Есм с полярностью, противоположной полярности сигналов Uc и f/пом- Надежная работа транзистора в этих режимах обеспечивается за счет соответствующего выбора значений сопротивлений резисторов R1 и R2.

Режим насыщения. Транзистор открыт и насыщен, если выполняется условие

где /б — -ток базы транзистора; /б.н — ток базы транзистора в режиме насыщения; /к — ток коллектора транзистора; ip — коэффициент усиления в режиме насыщения*; f/э.к.н — падение напряжения на переходе эмиттер — коллектор транзистора в режиме насыщения.

растет до тех пор, пока транзисторы (или лампы) усилителя не установятся в режим отсечки (транзистор закрыт) или насыщения (транзистор полностью открыт). При этом рост напряжения прекращается и генератор переходит в стационарный режим. Работа усилителя в нелинейном режиме приводит к тому, что выходные колебания генератора резко отличаются по форме от гармонических. Для получения гармонических колебаний в нагрузку усилителя или в цепь обратной связи вводят частотно-избирательную систему, подавляющую все гармонические составляющие кроме одной. Для этой цели чаще всего используют одиночный колебательный контур достаточно высокой добротности Q, который отфильтровывает практически все гармонические составляющие кроме колебаний с ЧИСТОТОЙ, равной его резонансной частоте Fp. Добротность реальных контуров колеблется от 50 до 300. Значение добротности определяет форму частотной характеристики контура, которая называется резонансной. Чем выше значение добротности, тем острее резонанс, т. е. больше амплитуда выходного сигнала и меньше полоса пропускания 2&.F (см. 5.26). Добротность контура на резонансной частоте

Работа схемы преобразования происходит следующим образом. Перед включением входного напряжения t/BX сердечник трансформатора находится в одном из крайних состояний насыщения, допустим отрицательного,— точка / ( 35.2 б). При включении напряжения питания в силу неидентичности характеристик транзисторов Т1 и Т2 ток коллектора одного из них (допустим Т1) будет больше другого (Т2). В этом случае по первичной обмотке трансформатора w'K протекает результирующий ток 1'к (на 35.1 показан сплошной линией), который

индуктирует во всех остальных обмотках э. д. с.; мгновенная полярность последних показана на этом же рисунке. Из рисунка видно, что на базу транзистора Т1 подается напряжение отрицательной полярности, а на базу Т2 — напряжение положительной полярности. В результате этого транзистор Т1 начинает еще больше открываться. Его рабочая точка по динамической характеристике ( 35.2 а) перемещается из положения А в положение Б. Коллекторный ток при этом возрастает, а напряжение эмиттер-коллектор падает, транзистор Т1 полностью открывается и в точке В входит в режим насыщения. Транзистор Т2 при этом полностью закрывается. С этого момента начинается этап формирования вершины импульса выходного напряжения t/a. Состояние магнитного материала сердечника трансформатора при этом изменяется по кривой намагничивания ( 35.2 б) от точки 1 к точке 2. За время перехода по кривой намагничивания из точки 2 в точку 3 сердечник трансформатора насыщается.

- насыщения транзистора 11 *

где тн = 2 мкс — постоянная времени базовой цепи в режиме насыщения, выбираемая из условия tH^v* ka = = 1,2 — коэффициент степени насыщения транзистора; тсч == т3.

Степень насыщения транзистора характеризуется коэффициентом

На 11.20,6 показана схема с нелинейной обратной связью через диод Д, введение которой позволяет сократить время 'з.выкл за счет предотвращения насыщения транзистора.

— насыщения транзистора 151

коллекторный ток не может быть больше /кн, т. е. равен току насыщения при любых значениях /6>/бн. Таким образом, условием насыщения транзистора является

Для оценки степени насыщения транзистора вводят коэффициент

2) время фронта уменьшается, а время рассасывания, наоборот, возрастает при увеличении степени насыщения транзистора;

Нагрузочная способность И2Л-схемы при реализации функции И-НЕ определяется количеством коллекторов многоколлекторного и-^-и-транзистора. При реализации функции ИЛИ-НЕ подключение каждой нагрузочной схемы увеличивает коллекторный ток транзистора на /ки, что может привести к выходу его из режима насыщения. При подключении и нагрузочных схем к коллектору VTl условие насыщения транзистора /6i#i>/Ki можно записать как 1каВ1т{п> >«/ки или Blmln>n. Если при работе схемы в нано-амперном диапазоне токов Вт-т=\,5, то я=1, т.е.

Таким образом, для уменьшения времени обратного хода следует увеличивать степень насыщения транзистора, однако при этом выходное напряжение генератора с подачей входного сигнала задерживается на время, обусловленное рассасыванием носителей в базе t

— насыщения транзистора 245