Електронні ключі (Глава 3 навчального посібника), страница 13

Під час вимикання ключа негативним перепадом напруги (момент t3) до величини E0 й одночасним зменшенням внутрішнього опору джерела сигналу до Rд=Rвих.н » 0 з’являється зворотний базовий струм значної величини

Iб- » (Uпр-U0)/rб,

який розгалужується у вхідне коло струмом I -  та в діод струмом iд (пунктирні

стрілки на рис. 3.10,в), тобто |Iб-|=|I -|+iд. Через те, що напруга на аноді діода зменшилась, він починає зачинятися і на інтервалі (t3, t4), що дорівнює часові відновлення tв зворотного опору діода, відбувається затримка вимикання ключа tз1=tв. По зачиненню діода фронт вимикання tф1 на інтервалі (t4, t5) формується як звичайно.

Отже, у ТКШ відсутній етап розсмоктування надлишкового заряду в шарах транзистора: tр=0, а затримка вимикання, зумовлена відновленням зворотного опору діода Шотткі, не перевищує 1 нс. Форма струму бази наближається до оптимальної iб.опт та внаслідок безпосереднього (або через емітерний повторювач) зв’язку між каскадами струми відчинення Iб1 та зачинення Iб-  набагато вищі, ніж у ключів з опоровим зв’язком через резистор Rб. Крім того, через це часом затримки вмикання tз0 можна також практично знехтувати.

Завдяки високій швидкодії ТКШ широко застосовуються в інтегрованій мікросхемотехніці. Недоліком ТКШ є зменшення їх завадостійкості: через збільшення рівня лог. 0 на виході схеми U0 дещо  зменшується припустимий рівень завади Uз0 (див. рис. 3.6,в), проте головним є сприйнятливість до динамічних завад, бо дія імпульсної, навіть короткочасної завади може спричинити сплески колекторної напруги, адже не потрібний час для виходу транзистора з режиму насичення. Тому застосування швидкодійних ТК потребує вжиття конструктивних заходів завадозахисту.

Ключ із нелінійним негативним зворотним зв’язком на дискретних елементах (рис. 3.10,г) утворюється шляхом розподілу на дві частини резистора Rб=R1+R2 для зміщення звичайного діода VD, головними вимогами до якого є малі значення часу відновлення зворотного опору tв та величини прямого опору Rпр.

Ключ працює аналогічно ТКШ: коли, під час відчинення транзистора напруга на його колекторі зменшується до величини U0>Uк.н, діод відчиняється і фіксує режим транзистора на грані насичення. Для зменшення напруги U0 вибирають діод VD з малою напругою відтину Uдо, а також замінюють резистор R2 діодом, увімкненим у тому ж напрямку, що й VD. Новий діод вибирають таким самим, як і  VD або з більшою напругою Uд.пр, ніж у діода VD.

2. ТК із пришвидшувальним конденсатором.Під час вмикання ТК із пришвидшувальним (форсувальним) конденсатором (рис. 3.11,а) стрибко-подібним зростанням вхідної напруги е (момент t1 на рис. 3.11,б) забезпечується стрибок базового струму значної величини (3.31) внаслідок заряджання пришвидшувального конденсатора струмом iз=I1б.с через базу транзистора: кон-денсатор мов би закорочує резистор Rб на час вмикання. По зарядженні конденсатора (момент t2) базовий струм обмежується резистором Rб згідно з (3.9).

Під час вимикання ТК, починаючи з моменту t3, розряджанням конденсатора струмом iр=Iб.с через базу транзистора й джерело сигналу утворюється стрибок зворотного базового струму

                                                                                           (3.45)

бо при цьому власний опір джерела сигналу Rд«rб.н.

Отже, форма базового струму за допомогою пришвидшувального конденсатора наближається до оптимальної (див. рис. 3.10,а) за правильного     

вибору ємності С, що сприяє зменшенню всіх етапів перехідних процесів. Якщо вибрати ємність С надто малою, конденсатор встигне зарядитися до закінчення вмикання ТК і дія його буде неефективною, бо базовий струм спаде передчасно. І, навпаки, за надто великої ємності С конденсатор не встигне зарядитися до закінчення імпульсу, що збільшуватиме час розсмоктування  заряду в транзисторі та, крім того, затягнеться час остаточного розряджання конденсатора через резистор Rб (пунктир на рис. 3.11,б) по зачиненні транзистора.