Дифференциальные усилительные каскады. Симметричные усилитель постоянного тока с двумя входами, выполненный на двух транзисторах с эмиттерной связью, страница 6

i_б = I_б = const

На границе активной области и области насыщения, когда справедливо выражение h21э = Iб.нас = Iк.нас, в базе транзистора имеется называемый граничным и определяется через выражение Qгр = τ/h21э = Iк.нас

 

Рис.25 Диаграмма распределения неосновных носителей заряда при разных режимах работы

Рис.26

1)  Задержка фронта (t0-t1) — она обусловлена перезарядкой барьерных емкостей Сэ, Ск. В исходном состоянии, когда ключ заперт, на базе транзистора имеется напряжение смещения. Время задержки

2)  U_бэ.пор — напряжение при котором открывается транзистор. Сэ, Ск порядка 30пФ, Rб порядка 2кОм, τ порядка 4нс.

3)  Формирование фронта (t1-t2) — характеризуется положительным фронтом. Пусть в момент открывания ток достаточен для последующего насыщения транзистора.

 

Рис.27

Время формирования порядка 0.2мкс.

4)  Накопление носителей (t2-t3) — заряд нарастает. Процесс заканчивается при определенном токе базы. Время накопления t_н=(3-5) τ_н, Q=I_б1* τ_н.

5)  Закрывание транзисторного ключа (t3-t4) — состоит из двух процессов. Ток базы один скачком переходит в ток базы два. При отрицательном токе базы два начинается экстракция из базы носителей заряда: -рассасывание избыточного заряда; -формирование отрицательного фронта; Ток коллектора не меняется. Для анализа процесса рассасывания записываем выражение

если Q = Qгр, а Q(0) = I_б1*τ_н

Можно упростить

Время рассасывания и связанная с ним задержка уменьшаются с увеличением запирающего сигнала и убыванием степени насыщения, поэтому большие отпирающие токи, которые выгодны с точки зрения длительности положительного фронта нежелательны с точки зрения запирания ключа.

6)  Формирование отрицательного фронта (t4-t5) — рассасывание избыточного заряда может произойти одновременно у коллекторного и эмиттерного перехода, а также оканчиваться раньше у коллекторного или эмиттерного перехода. Пусть к началу момента t3 избыточные носители начинают рассасываться у коллекторного перехода, тогда

Рис.28

Коллектор смещается в обратном направлении и транзистор начинает работать в активном режиме. Ток коллектора изменяется вызывая соответствующие уменьшения тока эмиттера. К моменту времени тэ рассасываются избыточные заряды у эмиттерного перехода, тогда эмиттерный переход смещается в обратном направлении и транзистор начинает работы в режиме отсечки токов. После тэ рассасываются заряды оставшиеся в базе. Длительность отрицательного фронта

 

Генераторы прямоугольных импульсов релаксационного типа

Общие сведения об автогенераторах

Электронные цепи, в которых периодические изменения напряжения или тока возникают без приложения к ним дополнительного периодического сигнала, называются автономными автоколебательными цепями, а устройства выполненные на их основе – автогенераторами или генераторами собственных колебаний. Эти цепи следует рассматривать как преобразователи энергии источника питания постоянного тока в энергию периодических электрических колебаний. Автогенераторы разделяются на генераторы импульсов и генераторы синусоидальных колебаний.

Импульс прямоугольной формы имеет резкие перепады напряжения и тока во время формирования фронта и среза, поэтому их можно отнести к колебаниям релаксационного типа, для которых характерны скачкообразные изменения напряжений и тока. Генераторы, которые вырабатывают такие колебания, называются релаксационными, т.е. это генераторы, у которых изменение состояния отдельных приборов происходит в результате процесса регенерации. Под регенеративным процессом обычно понимают цепи охваченные ПОС.

Петлевое усиление:

K – коэффициент усиления без ОС

– коэффициент усиления с ОС

Баланс фаз:

 - фазовый сдвиг