Рост теплового тока у германиевых транзисторов в некоторых случаях уменьшает дрейф критических напряжений, т. е. играет положительную роль.

5. Температурный дрейф зависит от диапазона рабочих температур, типа транзисторов, их параметров и схемы; в среднем

значения температурного дрейфа критических напряжений и токов составляют соответственно 0,5- 1,5 мВ/°С и 0,5-1,0 мкА/°С.

Рис. 17-9. Способы компенсации температурного дрейфа.

а - включение термистора е эмиттерную цепь; 6 - включение термистора в цепь базового делителя.

Компенсация температурного дрейфа. Если бы главным источником нестабильности были тепловые токи /,50, то эффективным способом стабилизации триггера могло бы быть увеличение рабочих токов настолько, чтобы тепловые токи по сравнению с ними были малы даже при высокой температуре. Однако основной причиной нестабильности являются не тепловые токи, и потому сильноточные схемы не могут быть универсальным решением, тем более что в них резко повышается потребляемая мощность.

Два основных способа, применяемых в триггерах с эмиттерной связью для частичной компенсации температурного дрейфа порогов срабатывания и отпускания, показаны на рис. 17-9. В схеме на рис. 17-9, а последовательно с резистором Rg включен диод в прямом направлении. Напряжение на нем уменьшается с ростом температуры, что в значительной мере стабилизирует потенциал Ug, а следовательно, и критические

напряжения Un и Uui- Этот метод может иметь ряд вариантов, позволяющих осуществить более точную компенсацию. Можно, например, включать последовательно два диода или заменить Rg двумя параллельно соединенными резисторами и вютючить диоды в одну или обе ветви.

В схеме на рис. 17-9, б использован делитель напряжения на входе триггера. Этот делитель обеспечивает запирание транзистора Ti в исходном состоянии. Для отпирания этого транзи-

Рис. 17-10. Временной дрейф пороговых напряжений триггера.

стора и срабатывания триггера требуется входной импульс 11 > > Wet - f/iil. Чтобы минимальная величина спускового импульса мало зависела от температуры, нужно обеспечить одинаковые изменения потенциалов l/g] и Иц. Из них изменение ДС/ц (Т) является функцией заданной, а функцию Af/gj (Г) (по возможности аналогичного вида) подбирают, включая в делитель тем-пературко-зависимые элементы - термисторы пли полупроводниковые диоды в тех илн иных комбинациях. ,

Оба указанных способа могут обеспечить уменьшение температурного дрейгра в несколько раз.

Временной дрейф. Зтот вид нестабильности определяется сложными физико-химическими процессами на поверхности полупроводника, а также низкочастотной составляющей собственных шумов. Результаты измерений временного дрейфа критических напряжений показаны на рис. 17-10. Как видим, в общем случае дрейф состоит из медленной (регулярной) и более быстрой (хаотической) составляющих, причем соотношение между ними зависит ст типов и даже экземпляров транзисторов. Значение регулярного дрейфа (ползучести) может доходить до 100 мВ с постоянной времени, составляющей несколько часов, а хаотический дрейф обычно не превышает 10-20 мВ, т. е. 1-2% критического напряжения.

Глава восемнадцатая

МУЛЬТИВИБРАТОРЫ

18-1. СИММЕТРИЧНЫЕ МУЛЬТИВИБРАТОРЫ

Симметричный (по структуре) мультивибратор, показанный на рис. 18-1, получается из симметричного триггера (см. рис. 16-1) путем исключения резисторов Ri и замены смещения g смещением -£ . Поскольку этапы рассасывания и регенерации протекают в обеих схемах аналогично и были подробно изучены применительно к триггеру, будем в дальнейшем считать изменения токов в транзисторах мгновенными. Зто позволит нам сосредоточить внимание на специфических для мультивибраторов процессах.

Рабочий цикл. Работа мультивибратора в течение одного полного периода описывается временными диаграммами на рис. 18-2. Открытый транзистор, как и в триггерах, будем считать насыщенным. Очередное опрокидывание схемы происходит тогда, когда напряжение на базе ранее запертого транзистора делается равным нулю и он отпирается. При этом возрастающий коллекторный ток идет в базу другого транзистора через емкость и выводит его из насыщения, после чего наступает регенерация.

* Эго не исключает и некоторых особенностей переходного процесса в мультивибраторах. Частично эти особенности рассмотрены в работе [168].

Пусть в момент t = О открылся транзистор Tj, поскольку потек-циал Ui, уменьшаясь, достиг нулевого значения. В результате насыщения транзистора потенциал Ui, который до скачка был равен - /roki. падает до нуля; транзистор стягивается в точку . Напряжение Ud на конденсаторе в первый момент не меняется и остается равным Е - /кокх (так как потенциал t/gg до скачка был равен нулю, а потенциал (/ х был равен Дк - /ko-Rki)-Отсюда-следует, что ток /i в момент =0 возрастет от значения / о до Дк {§к1 + Слагаемое 2£кё1 обусловлено тем, что резистор Ri после скачка находится под напряжением Ud + 2Е. Напряжение на конденсаторе перед скачком было близко к нулю и сохраняет это значение непосредственно после скачка.

Отсюда следует, что базовый ток / г (который до опрокидывания был равен -ho) возрастает до Е (g + + Ы. поскольку резисторы R и Rz в первый момент соединены параллельно через незаряженный конденсатор Cg. Положительный скачок потенциала (/ 1 передается через конденсатор Cj на базу транзистора 7\ и поддерживает его в запертом состоянии.

Коллекторный ток /2 ДО скачка был равен £.(2 + gi), а нос ле опрокидывания падает до значения /ко. Легко заметить, что ток к2 (-0) равен току /gj (+0), т. е. во время скачка коллекторный ток запирающегося транзистора переходит в базу отпирающегося транзистора. Потенциал Uz в момент t = О не изменяется и остается близким к нулю. Это следует из равенства (0) = 61 (+0) + Uc2 (0), где оба слагаемых в правой части очень малы. Ток /ga, который до опрокидывания был равен Eg, после опрокидывания уменьшается до -/,.о. Таков в первом приближении результат происшедшего переброса в схеме.

Начиная с момента = О величины в схеме изменяются еле дующим образом. Потенциалы Ui, Ui и токи / 2, /g2 остаются практически неизменными, близкими к нулю. Потенциал L/gg, равный напряжению на конденсаторе С, уменьшается с постоянной времени CiRi, стремясь к величине - (Д + hoRi) (последняя легко получается, если мысленно убрать из схемы запертый транзистор и заменить его со стороны базы генератором теплового тока ). На самом деле разряд конденсатора прерывается

Рис. 18-1. Принципиальная схема симметричного мультивибратора.

Помимо теплового тока, который у кремниевых транзисторов практически отсутствует, следовало бы учесть еще сопротивление, свойственное запертому переходу и обусловленное утечками, током термогенерации (зависящим от напряжения) и другими причинами. Методика учета этого сопротивления будет показана в §20-2 применительно к блокинг-генератору. . . .