WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Схемотехніка транзисторних ключів - Курсова робота

Схемотехніка транзисторних ключів - Курсова робота

Задача забезпечення форми струму бази, близької до показанної на малюнку 6.2., вирішується введенням в схему ключа прискорюючого конденсатора С, який включається паралельно опору Rб (мал. 6.3.)

Робота прискорюючого конденсатора С заключається в слідуючому. Для перепаду напруги U1 розряжений конденсатор представляє коротке замикання, яке виключає з схеми опір Rб. В момент часу t1 (3.б) починається заряд ємності С під дією ЕРС вхідного сигналу Ес струмом Іб1 при цьому Іrб=0

По мірі заряджання ємності С струм заряджання зменшується, а струм в опорі Rб зростає і в момент закінчення заряджання прискорюючого конденсатора t2=(3-4,6)С(Rc+τбе) досягає свого стаціонарного значення .Величина Ібст вибирається такою, щоб у базі при включенні ключа не накопичувався надлишковий заряд.

При виключенні ключа створюється зворотній струм бази, який протікає під дією ЕРС джерела зміщення Е2 і напруги зарядженого прискорюючого конденсатора. По мірі розряджання конденсатора струм бази спадає до нуля. Форма струму бази показана на малюнку3.б. і близька до тієї, що показана на малюнку 6.2.

Величина ємності прискорюючого конденсатора повинна вибиратися строго визначеною. Основним критерієм її вибору є величина заряду, який накопичується в її електричному полі, яка повинна бути рівна граничному заряду в базі транзистора.

Критичне значення ємності прискорюючого конденсатора визначається виразом

Скр=τα / Rк,

тут τα – постійна часу транзистора в схемі ОБ, чисельно дорівнює середньому часу прольоту неосновних носіїв в базі транзистора.

На практиці величину ємності прискорюючого конденсатора вибирають рівною

С=(2...4) Скр.

При більшій величині її ємності при включенні ключа та малою тривалістю вхідного імпульсу, заряджання прискорюючого конденсатора не встигає закінчитися до моменту переходу транзистора в область насичення і в базу струм заряду вводиться заряд більший за граничний, тому час розсмоктування

.

Тривалість перехідних в транзисторному ключі на БТ може бути суттєво зменшена за рахунок введення в його схему кола нелінійного від'ємного зворотнього зв'язку. Варіант схеми такого ключа, який відноситься до класу ненасичених ключів, зображений на мал.4.

Дійсно короткі викиди прямого та оберненого струму бази сприяють більш швидкому накопиченню заряду в базі (при включенні ключа) та його розсасуванню при виключенні, що призводить до зменшення часу tф і tc фронту і спаду. А величина струму бази Ібст повинна бути такою, щоб у стаціонарному стані транзистор знаходився на грані насичення, а збитковий заряд в базі або був відсутній, або мав незначну величину, достатню так як Rб››R0 .Величина струму бази вибором U1 та Rб встановлюється набагато більша величини струму бази насичення і в базі починає швидко накопичуватися заряд, який прямує до величини Qгр. Потенціал колектора швидко зростає і в момент часу t1 (мал. 6.5.б.) діод VD відкривається і струм , який протікає через опір Rк (IRк), зменшується на величину струму діода. В момент часу t2 діод повністю відкривається і величина струму IRк=Iк- Ід закінчує змінюватися, що призводить до фіксації потенціалу колектора на рівні : Uк=Ек-(Ік-Ід)Rк. Одночасно струм відкритого діода зменшує струм бази, так як віднімається з нього, тобто в схемі ключа починає діяти від'ємний зворотній зв'язок по напрузі, який зменшує коефіцієнт передачі струму, і значення струму бази знижується до рівня І=Ібст . Значення цього струму обирається таким, щоб заряд, який накопичується у базі, був дещо нижче граничного рівня. Вибором опору R0падіння напруги на ньому, яке створюється струмом Іб=Ібст, встановлюється дещо більше падіння

.

напруги на відкритому діоді VD. В результаті потенціал бази опиняється вище потенціала колектора і колекторний перехід залишається зміщеним в зворотньому напрямку, а транзистор ключа не заходить в область насичення. Так як транзистор збиткового заряду в базі відсутній, час розсіювання в схемі насиченого ключа відсутній, а тривалість фронту може бути зроблена дуже маленькою, шляхом збільшення струму Іб1. Завдяки наявності від'ємного зворотнього зв'язку, залишкова напруга на колекторі відкритого транзистора, хоч і не дорівнює нул., але досить стабільна.

На практиці замість резистора R0 ставиться зміщуючий діод VD2 (мал. 6.6.а.) з більшим ніж на діоді VD1 падінням напруги на відкритому переході. Інший варіант ключа з нелінійним зворотнім зв'язком показаний на малюнку 6.6.б., де від'ємний зворотній зв'язок утворений діодом Шоткі, який має меньше падіння напруги на відкритому переході, ніж падіння напруги на р-n переході кремнієвого транзистора. Тому колекторний перехід транзистора ключа при відкритому діоді Шоткі повністю не відкривається, не допускаючи його перехода в область насичення.

Особливості МДН-транзисторних ключів

Відомі три схеми ключів на МДН-транзисторах: з резистивною навантаженням (мал.6.в.), з динамічною навантаженням (мал.6.г.) і комплементарні ключі, які виконані на комплементарних транзисторах, тобто транзисторах з каналами протилежного типу провідності (мал.6.д.)

Найважливішою перевагою ключів на МДН-транзисторах є те,що величину залишкової напруги на виході включеного ключа можна зробити як завгодно малою,збільшуючи опір в колі стока і величину вхідної напруги,яка подається на затвор транзистора Uвх (в резистивному ключі).

В ключі з динамічною навантаженням(мал..6.6.г.) для зменшення залишкової напруги необхідно зменшити відношення:

,де b1 і b2 – удільна крутизна ВАХ транзисторів VT1і

<<1 VT2 .

Тобто в ключах з динамічною загрузкою транзистори VT1(активний транзистор) і VT2 (навантажувальний) повинні бути значно різними.

Найважливішою особливістю комплементарних ключів є те,що вони практично не потребляють енергію від джерела живлення Ес ,як у відкритому так и закритому стані.

Відповідно два цих стани можна називати "закритим" і "відкритим" чисто умовно – по відношенню до одного з транзисторівVT1чиVT2 .Дійсно,величина потужності,яка потребляється від джерела Ес ,визначається величиною струма,який протікає в схемі ключа ,а він в обох станах ключа один і той же і дуже маленький і рівний зворотньому струму закритого транзистора. В даній схемі при відкритому ключі відкритий VT1,а закритийVT2.,а величина ,яка потребляє від джерела Ес струм,залишається незмінною і рівною струму закритого транзистора.

Вихідні рівні ключа на комплементарних транзисторах розрізняються по напрузі і досить чітко.

Величина залишкової напруги в МДН-ключах може досягати досить малих значень, які вимірюються одиницями мікровольт і менше.

Швидкодія МДН-ключів обмежена головним чином перезарядом бар'єрних ємностей,які при аналізі процесів,при включенні (заряджанні ємності) та виключенні (розряджанні ємності) заміняються однією сумарною ємністю Сс:

Сс = Сз + Ссп + Спар + Сзі + КСзс ,

де відповідно

Сз - ємність затвора, Ссп – ємність між затвором і підложкою,

Спар – паразитна ємність монтажних зєднань відносно підложки (в ІМС – це ємність металевої розводки),

Сзі , Сзс – ємності металевого затвора відносно областей істока і стока,

К – від декількох одиниць до декількох десятків,коефіцієнт Міллера.

Для всіх типів ключів головним шляхом підвищення швидкодії є зменшення сумарної ємності Сс .При заданій її величині швидкодія підвищується зі збільшенням струмів заряда і розряда,в частності – зі збільшенням живлячої напруги.

Автоколивальний мультивібратор

Мультивібратор представляє собою одну з різновидів більш широкого класу так званих спускових пристроїв,які мають різні стани рівноваги,як стійкого так і не стійкого.

Рівновагою електричної схеми називають такий її стан,при якому струми і напруги будь-якому її елементі залишаються незмінними.

Стійкою рівновагою називається стан системи,при якому після зовнішнього малого поштовху система повертається у вихідний стан,тобто струми і напруги вній приймають вихідні постійні значення.

Loading...

 
 

Цікаве