Транзисторные ключи

Генераторы импульсов

Различают генераторы с внешним запуском и автогенераторы. Генераторы с внешним запуском работают следующим образом: начало импульса определяются внешним управляющим сигналом, а длительность импульса определяются параметрами схемы.

Отсюда такой генератор называется формирователь импульсов.

Генератор с самовозбуждением (автогенератор) имеет внутреннюю положительную обратную связь, причем условия баланса амплитуды и фаз в таком генераторе должны выполняться в широком диапазоне частот, т.к. спектр импульсного сигнала практически бесконечен.

Импульсные устройства имеют 2 типа состояния равновесия:

1. Устойчивое равновесие – состояние, в котором схема может находиться сколь угодно долго до прихода управляющего сигнала.

2. Квазиравновесное состояние (состояние неустойчивого равновесия). В это состояние импульсное устройство входит под воздействием внешнего сигнала и выходит из него самопроизвольно через некоторое время τ, которое определяется параметрами схемы.

Различают три класса импульсных устройств:

1. Импульсные устройства, имеющие два устойчивых состояния равновесия.

Для формирования одного импульса необходимо два управляющих сигнала, так называемый триггерный режим работы

2. Имеет одно устойчивое состояние равновесия и одно квазиравновесное состояние. Для формирования одного импульса необходим один управляющий внешний сигнал. Такой режим работы называется одновибраторный или ждущий.

3. Устройство, имеющее два квазиравновесных состояния. Переход между ними осуществляется самопроизвольно, без управляющего сигнала. Такой режим работы называется мультивибраторным. К таким устройствам относятся все импульсные автогенераторы.

Устройства имеющие квазиравновесное состояние называются релаксаторами.

Транзисторные ключи являются основным элементом импульсных схем. Наиболее распространен ключ по схеме с общим эмиттером.

Рис.7.1. Принципиальная схема транзисторного ключа

Транзисторный ключ имеет три режима работы:

1. Режим отсечки: транзистор заперт (ключ разомкнут)

В этом случае заперты оба p – n перехода.

U _бэ < 0 U _бк < 0

I _K = I _KO I _Э << I _K (I _Б = I _Э – I _К)

I _б ≈ - I _КО

Рис.7.2. Динамические характеристики режима отсечки

На динамических характеристиках режим отсечки соответствует т. А.

2. Режим насыщения.

В этом случае открыты оба p – n перехода транзистор открыт (ключ замкнут)

U _бэ > 0 U _бк > 0

Напряжение на транзисторе U _K ≈ 0. Это напряжение на открытых p – n переходах.

R _тр ≈ 0.

- максимально возможный ток через транзистор.

На динамических характеристиках соответствует точке В транзистор переходит в режим насыщения при положительном приращении базового тока до значения, при котором изменение тока коллектора прекращается. Это соответствует переходу рабочей точки по линии нагрузки из точки А в точку В.

Определим ток базы насыщения, как минимальный ток, при которм ключ уже находится в состоянии насыщения.

, где

β – коэффициент тока базы.

При расчете ключевых схем используют токовый критерий насыщения, т.е. выбирают I _б > I _бн и критерий отсечки по напряжению.

3. Динамический режим соответствует переходу из т. А в т. В и обратно.

Этот режим имеет конечную длительность. Транзистор в этом случае работает как линейный элемент и потребляет мощность на себя, снижая тем самым КПД импульсного устройства. Влияние этого режима, ослабляется с увеличением ключей.

Дата добавления: 2014-01-07