Отрицательная обратная связь

Второй способ повышения быстродействия транзисторного ключа заключается в применении отрицательной обратной связи (рисунок 40.б). Сущность способа заключается в предотвращении насыщения транзистора за счет использования в цепи отрицательной обратной связи диода VD. Пока напряжение база-коллектор больше падения напряжения на сопротивлении Ro, 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 Rо, 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 рисунке 40.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. 41. Простейший ключ на биполярном транзисторе

 

Задание на лабораторную работу

Исследовать схему транзисторного ключа

1. Собрать схему (рисунок 41). 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 амплитудой 5 В и частотой, указанной в таблице. Исследовать осциллограммы напряжений транзисторного ключа. Сохранить осциллограммы входных и выходных напряжений в документе Word.

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

 

3.15.11. 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.