достигается изменение амплитуды и полярности импульса, а также согласование генератора с нагрузкой.

Анодный ток проходит через лампу блокинг-генератора только во время генерации импульсов. Поэтому, если скважность импульсов велика, при небольшой средней мощности можно получить большую мощность в импульсе.

Кегда лампа находится в запертом состоянии происходит медленный разряд конденсатора С через сопротивление R. В момент достижения напряжения отсечки лампа открывается.

Благодаря действию положительной обратной связи между анодной и сеточной обмотками, генерируется одиночный импульс значительной амплитуды (при непра-.твильном подключении концов обмоток блокинг-генератор

они имеют более стабильные характеристики, меньший разброс параметров у различных экземпляров, лучше стабилизируются в широком диапазоне температур и имеют характеристики, более благоприятные для работы в импульсных схемах. Поэтому в дальнейшем приводятся импульсные схемы только с плоскостными транзисторами.

По принципу действия импульсные схемы на плоскостных транзисторах близко напоминают ламповые. Транзисторы обычно включаются по схеме с общим эмиттером так, что коллектор аналогичен аноду лампы, база - сетке, а эмиттер - катоду.

б.нас

Рис. 18-27. Семейство коллекторных характеристик транзистора. Положение рабочих точек транзистора-ключа: А - в режиме насыщения ( включено ); £ - в режиме отсечки ( выключено ) при /g = 0; В - то же при Ug 3 = 0; Г - то же при C/g > О (для транзистора типа р-п-р).

>-0-

----

к.з

Рис. 18-28. Схема транзистора-ключа в открытом состоянии (а) и упрощенный эквивалент ее (б) прн условии Е„ , и...... и Eg >

к.э

к. нас

не возбуждается). В процессе генерации импульса лампа находится в режиме глубокого насыщения, а конденсатор С заряжается сеточным током лампы до тех пор, пока лампа не выйдет из .состояния насыщения, после чего образуется срез импульса. Затем начинается длительная стадия разряда конденсатора на сопротивление при закрытой лампе.

Частота повторения в широких пределах легко регулируется изменением сопротивления R.

Длительность импульса в небольших пределах изменяется при помощи конденсатора С, емкость которого обычно имеет порядок нескольких сот пикофарад.

В момент запирания лампы на срезе анодного и сеточного импульса могут возникать паразитные высокочастотные колебания. Для их демпфирования одну из обмоток шунтируют дополнительным сопротивлением, величина которого подбирается экспериментально.

Лампа блокинг-генератора в исходном состоянии может быть закрыта начальным отрицательным напряжением. В этом случае импульс генерируется только при действии внешнего пускового сигнала, доводящего лампу до открытого состояния (заторможенный режим).

Блокинг-генератор легко синхронизируется внешним сигналом (синусоидальным, импульсным и др.).

Для увеличения стабильности частоты повторения импульсов иногда используют блокинг-генераторы с положительным смещением, в которых сеточное сопротивление подключается к .источнику анодного напряжения.

18-10. ИМПУЛЬСНЫЕ СХЕМЫ НА ТРАНЗИСТОРАХ

В импульсных схемах могут использоваться плоскостные и точечные транзисторы. Наибольшее распространение получили схемы с плоскостными транзисторами, так как

Статические параметры транзистора в ключевом режиме

Выводы коллектор-эмиттер транзистора можно использовать в качестве выключателя. При этом свойства транзистора как выключателя оказываются лучшими, чем у электронных ламп: остаточное падение напряжения на транзисторе во включенном состоянии обычно не превышает 0,1-0,2 в, остаточный ток в выключенном состоянии ограничивается единицами-десятками микроампер, а токи, которые можно включать с помощью даже сравнительно маломощных транзисторов, достигают сотен миллиампер.

Остаточные токи и напряжения, а также входные напряжения и токи, переводящие транзистор в открытое и закрытое состояния, и ряд других ключевых параметров могут быть определены из соответствующих семейств статических характеристик (рис. 18-27) или сообщены в виде нескольких чисел - параметров транзистора в режиме.

Ток насыщения коллектора нас - максимальный ток в цепи коллектора (он же в цепи нагрузки), который^ может проходить при данных значениях напряжения Еу источяика питания коллекторной цепи и сопротивления R нагрузки (рис. 18-28). Так как остаточное напряжение на открытом транзисторе весьма мало, то практически

г к- э

к. нас - ~D Ан

В связи с тем, что особенно большие токи в цепи коллектора могут привести к разрушению транзистора, иногда указывают предельно допустимые для данного транзистора значения /к. нас- доп в режиме переключения.

Коэффициент усиления по постоянному току В в схеме ключа показывает, во сколько раз постоянный ток коллектора превышает постоянный ток базы,

/к

В общем случае значение В отличается от аналогичного параметра Р для малых сигналов и зависит от тока коллектора /к, при котором оно определяется.

Ток насыщения базы It, нас - это минимальное значение тока базы, при котором ток коллектора достигает насыщения,

/ к. вас

б- нас--g

Поскольку величина /j дас зависит от схемы, в которую включен транзистор, то и ток /е. нас У одного и того же транзистора в различных схемах может принимать различные значения.

Коэффициент насыщения /Снас- Для того чтобы при небольших случайных отклонениях параметров схемы или параметров самого транзистора (например, в связи с изменением температуры) гарантировать надежное насыщение транзистора в открытам состоянии, в схеме переключения всегда выбирают ток базы больше значения /б. нас-Отношение рабочего тока базы транзистора в открытом состоянии к току базы насыщения называют коэффициентом йасыщения:

i?Hac=-

Обычно величина /Снас выбирается в пределах 2-3.

Поскольку избыточная (сверх /5. нас) часть тока базы не вызывает увеличения тока коллектора выше значения /к. нас. рабочий коэффициент усиления по току транзистора в схеме ключа оказывается меньше значения В в -Кнас раз:

If Ik., нас к. нас

/б

1б. нас^и

Остаточное напряжение коллектора в режиме насыщения Uk. нас - напряжение между выводами коллектор-эмиттер прн насыщении транзистора. Эта величина зависит от выбранного значения тока /к. нас и от коэффициента насыщения, несколько снижаясь по мере увеличения /Снас-Однако даже на границе насыщения при Knzc = 1 11 она не превышает десятых долей вольта.

Наблюдается примерно прямая пропорциональность между напряжением нас и током /к. нас- Поэтому находит распространение и другой параметр - сопротивление насыщения коллектора

г, и к. нас

Лк. нас - 1 ,

мало зависящий от выбираемого тока /к. нас.

У германиевых транзисторов обычно /?к. нас = = 1 -г- 5 ком, а у кремниевых может достигать сотен ом.

Напряжение насыщения базы U. ас - напряжение базы относительно эмиттера в режиме насыщения. Величину и^. нас определяют либо при заданном значении тока базы в режиме насыщения, ибо на границе насыщения при /б = /б. нас. Значения Uq. ас германиевых транзисторов обычно лежат в пределах 0,3-0,6 в.

Поскольку напряжения и^. нас н f/g. ас. как правило, оказываются весьма малыми в сравнении с напряжениями источников, то при расчете открытого состояния транзистора чаще всего ими вообще пренебре-

гают, считая, что транзистор представляет собой простое соединение трех проводов в одной точке.

Ток коллектора закрытого транзистора /к. 3 зависит от свойств транзистора и его температурного режима. С увеличением температуры он возрастает по закону, близкому к экспоненциальному.

Переходные характеристики транзистора в ключевом режиме

Открытие транзистора происходит в результате включения тока базы /51 в прямом для эмиттерного перехода направлении, при этом в режиме ключа Ij >> /g д^, а запирание обеспечивается принудительньм смещением эмиттерного перехода в обратном направлении (рис. 18-29). Последнее обстоятельство допускает возникновение в цепн базы тока обратного направления /g в момент запирания транзистора.

Рис. 18-29. Переходные искажения, вносимые транзистором при работе в режиме переключения

вкл выкл

В режиме ключа ток коллектора ограничен нагрузочным сопротивлением:

£к

Время включения

вкл - + н.

где 3 - время задержки и i - время нарастания.

Когда транзистор находится в насыщенном состоянии, в базе накапливается избыточное количество неосновных носителей (дырок в транзисторе р-п-р), и при смене направления тока базы на обратное затрачивается определенное время на рассасывание этих носителей. В течение всего времени рассасывания ток коллектора сохраняет максимально возможное значение (/к. нас) и, кроме того, через вывод базы проходит большой ток обратного направления (/бг), ограничиваемый лишь схемными сопротивлениями. В связи с этим выключение транзистора происходит с заметной задержкой.

i-se

5000

6) 0+36

Рис. 18-30. Принципиальные схемы инверторов.

5.1k 5,1k в'од I Вход2 Вход 5 J -66--6в^--Бв-

S.I.

Вход 1 -A Bxi

S.1k

одз' 6)

Рис. 18-31. Типовые схемы логических ячеек типа И (о) и ИЛИ (6).

Рис. 18-32. Мультивибратор на плоскостных транзисторах.

а - принципиальная схема; б - схема мультивибратора с изменением частоты колебаний (с увеличением 1 £g частот колебаний возрастает); в - диаграммы напряжения на базах и коллекторах (напряжение на коллекторе близко к нулю, когда транзистор открыт; оно отрицательно и равно Ejj, когда транзистор закрыт; после каждого скачка в схеме происходит кратковрел-генный переходный процесс заряда конденсатора, включенного между коллектором закрытого и базой открытого транзисторов). Типовые параметры: Г, и Г, -ПИ; R=R=2,kom; Rg=R=iGGKOM; Cj = C = 1000 пф: Т^==Т„ 18 - 20 мксек; ДС/ = tU в при Е^=\0 е.

Время выключения

/выкл = р + с,

где /р - время рассасывания избьггочных носителей и

tc - время спада тока коллектора.

Времена, характеризующие переходной процесс в режиме ключа, зависят от выбранных значений токов /gi, /ga. нас и связаны с частотными свойствами транзистора.

Типовые схемы

Инвертор (рис. 19-30, а) использует транзистор в режиме ключа и служит для изменения полярности сигнала на обратный.

Для улучшения фронтов выходного сигнала сопротивление блокируют

конденсатором С, емкость которого подбирают в пределах 1 000-10 ООО пф.

Для обеспечения хорошего запирания инвертора, особенно при повышенных температурах, применяют транзисторы с ьшлылш значениями /о и /до (единицы микроампер) и значениями Р в пределах 10-30 или вводят принудительное запиг рание с полющью второго источника ни-* тания противоположной полярности (рис. 18-30, б).

Логические ячейки. Ячейка типа И (рис. 18-31, а) создает выходной сигнал при условии поступления входных сигналов одновременно на все входы, т. е. действует как устройство совпадений.

Логическая ячейка типа ИЛИ (рис. 18-31, б) создает выходной сигнал при поступлении входного сигнала на любой из входов.

Для повышения быстродействия и улучшения запирания транзисторов в этих схемах применяют те же меры, что и Б схеме инвертора.

Мультивибратор. Схема мультивибратора на транзисторах (рис. 18-32) аналогична схеме лампового мультивибратора с положительным смещением (см. рнс. 18-22). В мультивибраторе сопротивления в коллекторных цепях R имеют порядок единиц килоом и значительно меньше базовых сопротивлений i?6-

Транзисторы Tj и Т^, находятся попеременно в открытом и закрытом состояниях. Переход из одного состояния в другое происходит в момент достижения базовым напряжением нулевого уровня. Дли- . тельность импульсов, вырабатываемых мультивибратором, определяется временем разряда конденсатора, включенного между коллектором открытого и базой закрытого транзисторов. Время разряда определяется йпедующими приближенными формулами:

Гт = 0,7R62Ci;

Г2 = Q,7RtiC2.

Период .колебаний

Г = -- Г, = 0,7 (i?feCi + RtiC).