20-3. ФРОНТЫ ИМПУЛЬСОВ

Наличие трансформатора делает анализ фронтов в блокинг-генераторе еще более сложной задачей, чем в триггерах или мультивибраторах. Тем не менее такой анализ, хотя бы в упрощенном виде, необходим как для оценки длительности фронтов, так и для вьюода соотношений, обеспечивающих оптимальную работу схемы.

На рис. 20-5 показана линейная эквивалентная схема коллекторной цепи на этапе формирования фронтов. Здесь трансформатор считается идеальным, т. е. не учитываются индуктивность обмотки L, индуктивность рассеяния Lj, межвитковая емкость и сопротивление потерь в сердечнике Rl. Эти элементы включают в схему при более строгом анализе. Сопротивление Ri = = RJnl есть сопротивление нагрузки, пересчитанное к коллекторной цепи. В частном, но распространенном случае, когда нагрузка подключена к

коллектору не через трансформатор, а через разделительный конденсатор, следует считать

п = I. При трансформаторной связи с нагрузкой коэффициент трансформации выбирается из условия п = UJE, где t/ - желательное значение выходного напряжения. Таким образо.м, пересчитанное сопротивление R в дальнейшем рассматривается как заданная величина.

Рис. 20-5. Эквивалентная схема для интервала формирования фронтов.

На схеме показаны также пересчитанные к коллекторной обмотке параметры базовой цепи /-g = г/п и С = Сп. Строго говоря, вместо следовало бы использовать сопротивление Rx- Однако, во-первых, сопротивление R нелинейно (поскольку Гд ~ 1 э). а во-вторых, основная часть фронта формируется при достаточно больших токах 1 (десятки миллиампер), когда вполне приемлемо условие Гд 0. Оба эти аргумента говорят в пользу приближения Rx ~ / б. которое использовано на эквивалентной схеме [см. также (15-15)]. Что касается емкости С, то она показана пунктиром, так как за время фронта приращение AU обычно несущественно, т. е. емкость можно считать бесконечно большой - коротко-замкнутой по переменным составляющим.

Инерционность транзистора отражена, как обычно, операторным коэффициентом усиления Р (s) и операторным импедансом Zk (s) (параллельное соединение и l/sC, см. § 4-7). С. учетом обоих инерционных факторов приращения коллекторного тока будут определяться эквивалентным коэффициентом усиления (7-35):

Согласно рис. 20-5 приращения Д/б составляют некоторую долю от приращений Д/, определяемую токораспределением между ветвями гб и Rn.

А/б(8) = 7 [РоЛ )Д/б(8)], (20-6)

Приращение истинного (непересчитанного) тока базы складывается из начального тока /50, соотвегствующего напряжению 1/г.о. т. е. началу регенерации (см. сноску на с. 572), и приращения Д/б, пересчитанного в базовую цепь:

Подставляя значение Д/б (s) в (20-6) и решая получающееся уравнение относительно Д/б (s), нетрудно привести изображение тока к следующему виду:

Д/б (s) = , Po.Yh/60- (20-7)

где Роё = Рое/ -б - приведенный эквивалентный коэффициент усиления (с учетом трансформации);

т*= (20-8)

РоеТн-1

- эквивалентная постоянная времени, характеризующая фронт импульса.

Оригиналом полученного изображения А/б (s) является н а -растающая экспоненциальная функция. Если положить РоеУн > 1. что обычно выполняется, получим:

Д/-б(0 = Мбо(е-1/. (20-9)

Показатель экспоненты будег положительным и, следовательно, процесс будет лавинообразным только при условии т* > 0. Учитывая выражения для т* и Рое. запишем это условие - условие регенерации - в виде

PVV >1 (20-10а)

или, подставляя значения ук. Тн. Р.

Р> б(1+ + 4). (20-103)

\ Rh Гк/

Правая часть неравенства (20-106) представляет собой тот минимальный коэффициент усиления, который соответствует значениям /go и С/со (см. сноску на с. 572).

Если обе части (20-9) умножить на ngZ-g, получим переходную характеристику приращений коллекторного напряжения :

А (0 = /бо-б(е -1). (20-11)

Из (20-11), полагая Af/ (О = 0,1 и АС/ (4) = Ек, находим время положительного фронта h

Раскрывая значение постоянной времени т* и входящих в нее коэффициентов и полагая РоеТн U т/Ро = Тц, можно представить время фронта в следующем виде:

4 = 2,3,гб[т (1-Ьа )-ЬС -б], (20-12)

где Он = rg/Zh - коэффициент нагрузки. Например, если fig = 0,33; т = 10 не; Ск = 10 пФ; rg = 100 Ом и = 200 Ом, то Q 50 не.

Поскольку гб = г/пё, легко заметить, что время нарастания имеет минимальное значение при некотором оптимальном коэффициенте трансформации. Продифференцировав по п правую часть (20-12) и приравняв производную нулю, найдем:

= 1/ + . (20-13)

Как видим, оптимальное значение rtg помимо параметроз самого транзистора зависит от приведенной нагрузки. В случае холостого хода {Ra = оо)

= ]Л- (20-14)

Например, если = 100 Ом; Q == 10 пФ и Тц = 10 не, то ng.onT ~0,33. При значении /? , сравнимом с xJCk, значение -б.опг увеличивается. Минимум функции (fig) выражен довольно слабо, поэтому необязательно точно выдерживать расчетное значение -б.опт-Во всех практических случаях .g получается меньше единицы.

А.чализ фро.чта бьш проведен без учета индуктивности коллектор.чой обмотки L и времязадающей емкости С, т. е. считалось Z,= ooh С=оо. Оценим

* Процесс, предшествующий моменту = 0,1Ек, будем считать задержкой (интервал на рис. 20-4). Длительность задержки нередко превышаег длительность фронта. Однако нелинейность параметров в этом интервале делаег его анализ крайне трудным.