Главная страница  Транзисторные схемы 

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 ] 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

нечное выходное напряжение Если бы точка с совпадала с началом координат, такого несоответствия не было бы, ко величины Иът и

все же различались бы из-за наклона характеристик. Таким образом, транзисторному прерывателю свойственны два вида погрец!-носуей: погрешность сдвига и погрешность наклона. Очевидно, что оба типа погрешностей имеют тем меньшее значение, чем больше сигнал (см. случаи Us и Uxi. на рис. 15-8,а). Если вьшолняется условие IL/jjxl > fExi. то погрешность прерывателя невелика причем положительным 11 соответствует отрицательная погрешность (бвых < Ubk), а отрицательным t/x - положительная погрешность (Ug, > и

Для количественной- оценки погрешностей нужно знать координаты точки с и дифференциальные сопротивлекия обеих характеристик. Считая, что наклон линии запирания соответствует некоторому сопротивлению Rg (которое учитывает утечки, ток термогенерации в переходе и другие факторы), получаем:

/с = /ко + адз. (15-17)

Напряжение в точке с можно найти, подставив 1= 1с формулу (15-10а):

В практических случаях ток базы достаточно велик, так что можно пренебречь вторым и третьим слагаемыми в числителе и знаменателе (}5-18а). Тогда получается весьма простое выражение, совпадающее с (15-10в):

\Uc\--. (15-186)

Наклон линии запирания характеризуется принятым выше сопротивлением R (обычно не меньше 1 МОм), а наклон линии отпирания- сопротивлением Ro = вых.н 1см. (15-136)1. Обычно Ro составляет несколько ом.

Необходимо иметь в виду, что параметры /, (/ и R существенно зависят от температуры. Расчет этих зависимостей в принципе несложен, если известны функции р (Т) и (Т). С увеличением температуры следует ожидать увеличения тока (особенно у германиевых транзисторов), некоторого уменьшения напряжения {/, а также уменьшения обоих сопротивлений. Все эти изменения вызывают изменения модулированного напряжения при неизменном входном сигнале и, следовательно, равносильны дрейфу последнего.

Большое распространение в прерывателях имеет инверсное включение транзистора (рис. 15-8, б), которое по сравнению с нор-

* На рис. 15-8, а и б выходное напряжение есть разнос1Ъ абсцисс точек я и 6, в которых линия нагрузки пересекается с характеристиками = const и /б= const.



мальным включением обеспечивает меньшие ток 1с и напряжение Uc-Такой ключ часто обозначают буквами ОК, хотя в данном случае эмиттерный переход работает сотрицательным смещением, что не соответствует определению включения ОК (рис. 4-3). Поэтому ниже мы будем ставить обозначение ОК в кавычки.

В ключах ОК ток Iq есть ток эмиттера при запертых переходах, когда на базу задано положительное смещение fg, а сигнал < б-Используя выражение (15-1а) и вводя, как в схеме ОЭ, сопротивление Rs, получаем:

= ---- -

Напряжение Uc можно найти, заменив в формуле (15-10а) ток /к на-/э - /б и подставив 4 = 1с, где /с < 0. Кроме того, поскольку {/эк = -fKa. нужно изменить знак в формуле (15-10а). Тогда

(/, = ,n4±i5. (,6.20.)

б + -кО c/V+Pn)

Практически, как и в схеме ОЭ, можно пренебречь последними двумя членами в числителе и знаменателе и получить упрощенное выражение:

Wc\-P. (15-206)

Поскольку Рлг Р/, напряжение Uc в ключе О/С получается по крайней мере на порядок меньше, чем в ключе ОЭ, что, конечно, является большим преимуществом первого. Следует, однако, иметь в виду, что значения р в области малых токов могут существенно отличаться от номинальных, особенно у кремниевых транзисторов (§ 4-6). Сопротивления Rn Rgb ключе ОК можно считать такими же, как в ключе ОЭ.

Формулы (15-18) и (15-20) не учитьшают падения напряжения в сопротивлениях слоев г (для нормального включения) или г (для инверсного включения ОК ). Между тем эти падения напряжения (особенно на сопротивлении г могут быть существенными, поскольку через указанные сопротивления протекает не только сравнительно малый выходной ток, но и значительно больший управляющий ток базы. Таким образом, более точными выражениями будут:

\m-+hra, (15-21а)

для нормального включения и . .

f/c. = T + VKK (15-216)

для инверсного включения ( ОК ).



Пусть, например, используется транзистор с параметрами Рд, = 50, Р,= 5, ээ ~ кк ~ 10 Ом и пусть /g = 1 мА. Тогда iPj-Zj - 5 мВ, lr = 1 мВ, Ф7-/Рд, = 0,5 мВ и fr - 10 мВ. Как видим, при нормальном включении омическая поправка не очень существенна, тогда как при инверсном включении она является основной составляющей остаточного напряжения. В результате последнее оказывается для инверсного включения ( ОК ) больще, чем для нормального (ОЭ).

Из выражений (15-21) ясно видно, что напряжение Vc растет с увеличением тока /g. Однако в области малых базовых токов напряжение Uc растет суменьшением тока /б, так как при этом транзистор постепенно выходит из насыщения [см. формулы (15-18а) и (15-20а)]. Таким образом, функция Uc (h) имеет минимум. В принципе этот минимум нетрудно найти, добавляя в правые части (15-18а) и (15-20а) соответственно члены -1(Гэз и -/бкк и дифференцируя по /g. В общем случае выражения получаются громоздкими. Они упрощаются, если пренебречь тепловыми токами (поскольку в прерывателях чаще используются кремниевые транзисторы) и положить Ptv Р/ + 1 и /g /с- Тогда для нормального включения оптимальный ток базы имеет вид:

б. опт

Для инверсного включения нужно заменить г на г и поменять индекс при коэффициенте р.

Очевидно, что оптимальный ток при инверсном включении будет меньще, чем при прямом. Обычно значение /б.опт лежит в пределах от долей миллиампер до нескольких миллиампер. Заметим, что формула (15-22) является весьма приближенной, так как при ее выводе не учитывались зависимость Р (/б), а также особенности высокого уровня инжекции Последний фактор проанализирован в статье [150]. Результатом является замена линейного соотнощения Uq-I

в области больших токов [см. (15-21)] соотношением t/~ g.

Для прерывателей, используемых в усилителях постоянного тока, исключительную роль играет стабильность точки с, в первую очередь стабильность напряжения Uc (ток /с для кремниевььх транзисторов несуществен и его нестабильностью можно пренебречь). В § 15-2 отмечалось, что температурный коэффициент напряжения f/кэ очень мал, если ток /б заметно превышает тепловые токи. При этом, однако, не учитывались зависимости р (Т) и г сп (последняя - для инверсного включения ОК ). Учитывая, что параметры р и увеличиваются с ростом температуры, приходим к выводу, что результирующая температурная чувствительность может иметь разные знаки в зависимости от тока базы, поскольку от него зависят значения р и Этот вывод подтверждается на практике [1511: при токах базы, близких к оптимальному значению (15-22), температурная чувствительность может составлять всего несколько микровольт на градус, тогда как при больших и особенно меньших



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 ] 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

© 2000 - 2021 ULTRASONEX-AMFODENT.RU.
Копирование материалов разрешено исключительно при условии цититирования.