Отрицательная обратная связь

Второй способ повышения быстродействия транзисторного ключа заключается в применении отрицательной обратной связи (рис. 57.б). Сущность способа заключается в предотвращении насыщения транзистора за счет использования в цепи отрицательной обратной связи диода . Пока напряжение база-коллектор больше падения напряжения на сопротивлении , этот диод заперт, обратная связь отсутствует. При увеличении входного сигнала (и, соответственно, входного тока) увеличивается и ток коллектора. При достаточно большом входном сигнале напряжение база-коллектор становится равным падению напряжения на сопротивлении резистора , диод VD отпирается и начинает действовать отрицательная обратная связь. Теперь рост базового тока мало влияет на режим транзистора, так как значительная часть входного тока протекает в этом случае непосредственно через диод, и транзистор не переходит в режим насыщения.

 

Диоды Шоттки

Повышение быстродействия в интегральных микросхемах реализуется с помощью диодов Шоттки, подключаемых параллельно переходу база-коллектор транзистора, при этом такая комбинация в интегральном исполнении составляет единую структуру — транзистор Шоттки.

Существенного повышения быстродействия ключа, представленного на рис. 57.б, можно до­биться только при использовании диодов, имеющих малое время восстановления. Ес­ли применять низкочастотные диоды, в которых велико время рассасывания заряда, накопленного в базе, то эффект от введения нелинейной обратной связи будет незна­чителен. В этом случае диоды Шоттки незаменимы. Они имеют малое время восста­новления (не более 0.1 нс), низкое напряжение отпирания (около 0.25 В) и малое сопротивление в открытом состоянии (около 10 Ом). При применении диодов Шоттки отпадает необходимость ввода дополнительного напряжения смещения. Это обусловлено тем, что диод отпирается при более низком напряжении между коллек­тором и базой, когда транзистор еще находится на границе активного режима.

 

Недостатки ненасыщенного транзисторного ключа

· падение напряжения на открытом ключе больше, чем в насыщенном режиме (порядка 0.5 В);

· ухудшается помехоустойчивость, что объясняется более высоким входным со­противлением в открытом состоянии, в результате чего различные помехи, на­пример скачки напряжения питания, приводят к изменениям напряжения на транзисторе;

· температурная стабильность ненасыщенного ключа значительно хуже, чем у насыщенного.

Рис. 58. Простейший ключ на биполярном транзисторе

 

Задание на лабораторную работу

Исследовать схему транзисторного ключа

1. Собрать схему (рис.58). Транзистор берется тот же, что и в л/р №5. Для транзисторов p-n-p типа изменить полярность источника напряжения .

2. Подать на вход последовательность прямоугольных импульсов с максимальными значениями равными В (где – напряжение насыщения исследуемого транзистора) и частотой, указанной в таблице. Исследовать осциллограммы напряжений транзисторного ключа. Сохранить осциллограммы входных и выходных напряжений в отчете.

3. Оценить падение напряжения на открытом ключе. Измерить ток коллектора и рассчитать потребляемую мощность открытого ключа. Для измерений тока добавить в схему амперметр и уменьшить частоту входных импульсов так, чтобы успевать визуально проводить наблюдения изменений тока.

4. Измерить ток коллектора при закрытом ключе и рассчитать потребляемую мощность. Определить среднюю потребляемую мощность как полусумму рассчитанных выше мощностей.

 

 

Таблица 7

Задание на лабораторную работу

№ варианта
Частота, кГц					2,5				2,5

 

№ варианта
Частота, кГц		2,5				2,5				2,5

 

Контрольные вопросы

1. Режимы работы транзистора в транзисторных ключах.

2. Процессы, происходящие в транзисторе при переключении ключа.

3. Закрытое и открытое состояние ключа.

4. Применение элементов связи.

5. Применение дополнительной обратной связи.

6. Диоды Шоттки.

7. Способы повышения быстродействия транзисторных ключей.

8. Достоинства насыщенного транзисторного ключа.

9. Применение резистивной связи между транзисторными каскадами.

 

Лабораторная работа № 8.