Рис. 2.4
Напомним, что
суперпозиция вычисляется как сумма воздействий каждого из генераторов при
исключении действия остальных. Исключение действия генератора напряжения
состоит в замене его коротким замыканием, а исключение действия генератора тока
достигается заменой его разрывом цепи. Для рис.2.4а, заменяя генератор тока разрывом цепи, определяем, что ток от
генератора
не протекает, следовательно, падение
напряжения на резисторе
равно нулю и первая
составляющая напряжения на базе
.
На втором шаге заменяем
коротким замыканием и
определяем падение напряжения на резисторе
при
протекании обратного тока коллектора как
. Результирующее напряжение на
базе:
.
В соответствии с рассмотренными
свойствами базо-эмиттерного перехода считаем его закрытым (ключ на рис.2.4а разомкнут), если напряжение
меньше напряжения
для
используемого типа и режима транзистора:
. (2.3)
Предполагается, что в
режиме отсечки на вход не подаётся открывающего напряжения: . Практически
может
иметь небольшую величину, соответствующую остаточному напряжению реальной схемы
генератора
, что может быть учтено с помощью (2.3) или
не рассматриваться.
При закрытом
транзисторе () в коллекторной цепи протекает только
обратный ток
, как показано на эквивалентной
схеме рис.2.4б. При этом выходное напряжение схемы рис.2.2 :
. (2.4)
Отметим также, что использование модели генератора тока безразлично к присоединению его второго вывода (штриховые линии в схемах рис 2.4а,б). Это позволяет рассматривать схемы раздельно и в этом и во многих других случаях упростить задачу.
Величина
разности напряжений в (2.3) определяет напряжение
помехи открывающей полярности, выводящей транзистор на границу отсечки. При
большей амплитуде помехи напряжение
уменьшается по
сравнению с (2.4). Помехоустойчивость транзисторного ключа в состоянии отсечки
определяется максимальным напряжнием помехи при которой это снижение может
считаться допустимым в конкретной задаче..
Согласно (2.3)
обратный ток коллектора является причиной
снижения помехоустойчивости, и действие этой причины возрастает с увеличением
сопротивления
в базовой цепи электронного
ключа. Напомним, что величина обратного тока коллектора возрастает примерно в 2
раза при увеличении температуры на 10 градусов, что может приводить, особенно
для германиевых транзисторов, к нарушению условий (2.3) нахождения транзистора
в режиме отсечки. Одной из задач разработчика является поиск компромисса
между параметрами схемы
,
,
и
допустимым напряжением помехи.
2.1.3. Условия нахождения транзистора в состоянии насыщения
Вторым граничным состоянием в схеме электронного ключа рис.2.2 является замкнутое состояние (режим насыщения транзистора). Для достижения этого режима требуется открытие транзистора, т.е. переход его в активное состояние, и увеличение коллекторного тока до максимально возможного значения. На рис.2.5 показаны коллекторные характеристики транзистора в схеме рис.2.2. В активном режиме транзистора протекает коллекторный ток, пропорциональный току базы:
, (2.5)
где -
параметр усиления по току в схеме с общим эмиттером.
При увеличении базового тока рабочая точка на рис.2.5 перемещается влево вдоль линии нагрузки при этом напряжение на коллекторе уменьшается:
. (2.6)
Уменьшение до нуля при напряжении на базе открытого
транзистора
приведёт к открытию коллекторно-базового
перехода и прекращению его действия как усилителя базового тока
. При этом диаграмма коллекторного тока на
рис.2.5 превращается в линейную зависимость
, (линию
критического режима).
Рис. 2.5
Состояние транзистора при этом
называется состоянием насыщения. Напряжение на базе оценивается
с приближением, поэтому переход в насыщение (точка «НАС» на характеристиках)
происходит уже при положительном напряжении на коллекторе
, величина которого близка к 50 мВ для германиевых
и 150 мВ для кремниевых транзисторов:
.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.