1.2. Транзисторный ключ с ускоряющей емкостью.

Для уменьшения времени переключения в схему транзисторного ключа вводят дополнительный элемент – ускоряющий конденсатор, который включают параллельно резистору R_ (рис. 6). Если на вход ключа подать импульс положительной полярности E_, тогда весь ток I_1 замыкается через емкость С и определяется

(16)

при условии, что r_  R_.

По мере заряда емкости С, ток I_1- уменьшается и в стационарном состоянии равен I_2

Выбором R_ обуславливается I_2 = I_н , тогда t_p  0.

При включении (момент t₃ на рис. 7) E_ = 0 и начинается разряд конденсатора. Ток разряда, замыкаясь в цепь базы создает сильный обратный ток I_3.

При условии, что входной импульс t_u  2,3^’; I_1 > I_н

В формуле t_ф знак равенства имеет место, если I_1=I_н, где

^’ – постоянная времени базовой цепи.

1.3. Транзисторный ключ с отрицательной нелинейной обратной связью.

При повышении быстродействия ключей одной из главных проблем является уменьшение времени рассасывания избыточного заряда для этого необходимо уменьшить I_1, т. е. степень насыщения S, однако при этом возрастает t_ф. Кроме того, в реальных условиях должна превышать минимальное значение S_min , иначе малейшее усиление коэффициента усиления тока B или тока I_1 переводит транзистор в активный режим, что приводит к увеличению остаточного напряжения на коллекторе. Известным способом для предотвращения насыщения транзистора является использование в ключе отрицательной нелинейной обратной связи. Схема ключа представлена на рис.8. В исходном состояние ключ закрыт. Напряжение на коллекторе +E_к, поэтому диод D закрыт. В момент t₁ (рис.9) на вход подается управляющий импульс E_, в цепи базы течет ток , т.к. r<<R_ , то причем подбираем E_ и R_ таким образом, чтобы I_1 > I_H . Этим обеспечивается короткий фронт тока I_к и выходного напряжения U_к.

П

о мере возрастания коллекторного тока потенциал коллектора убывает и когда он становится меньше потенциала точки, диод открывается и замыкается цепь отрицательной обратной связи, тогда I_вх=I_1 + I_g , где I_g - ток, протекающий через диод, а, следовательно, уменьшится ток I_1. Ток коллектора I_к продолжает нарастать, но это приводит к заметному нарастанию лишь тока I_g. В момент t₃ в ключе устанавливается стационарное состояние, причем I_ст < I_1. Сопротивление r выбирается так, чтобы падение напряжения на нем при протекание I_ст превышало напряжение на открытом диоде UD. Это означает, что потенциал коллектора, т.е. коллекторный переход остался смещенным в обратном направлении ,т.е. транзистор не входит в состояние насыщения. Поскольку в базе не образуется избыточный заряд .

После запирания диода в момент t₄ спад импульса формируется как в обычном ключе. В момент t₄ большое обратное сопротивление диода восстанавливается не сразу, что приводит к незначительной задержке выключения ключа. Поэтому следует использовать высокочастотные диоды. При t_ф и t_c определяются формулами для простого ключа.

2. Описание лабораторного макета

Принципиальная схема лабораторного макета приведена на рис.10.

Макет позволяет исследовать статические и переходные характеристики транзисторных ключевых схем. Генератор прямоугольных импульсов подключается к клеммам «Вход» на передней панели. На штепсельный разъем выведены контрольные точки схемы . С помощью проводников-перемычек осуществляется подключение конденсаторов и резисторов в цепь базы и в цепь нагрузки исследуемой схемы . Переключатель S1 осуществляет выключение и включение отрицательной нелинейной обратной связи (диод VD).

В

се напряжения измеряются осциллографом, который подключается к клеммам «Выход» или к соответствующим контрольным точкам на разъеме. Напряжение E_к подается от сети постоянного тока 12В с помощью специального разъема.