Энциклопедия практической электроники - Рутледж Д.
ISBN 5-94074-096-0
Скачать (прямая ссылка):
Для того чтобы подобрать правильное значение тока базы для управления ключом, необходимо знать соотношение между сопротивлением в режиме насыщения и током базы. На рис. 8.6 приведен полученный в результате эксперимента график
__8.3. АНАЛИЗ РАБОТЫ ' [Щ
1ь, ток базы, мА
Рис 8.6. Экспериментально определенная зависимость проводимости в режиме насыщения G от тока базы I11 для транзистора 2N4124. Масштаб для эквивалентного сопротивления R в режиме насыщения отложен по правой оси графика
сопротивления в режиме насыщения для транзистора, используемого в качестве ключа приемника.
Получить данный график экспериментальным путем - задача непростая, так как ток коллектора необходимо измерять в области насыщения.
Величина эффективного сопротивления зависит от величины напряжения переключения, а также от того, является ли оно положительным или отрицательным. В передатчике напряжение положительно в первую половину периода, и отрицательно во вторую. График показывает зависимость тока коллектора от коллекторного напряжения при нулевом коллекторном токе. Полученное при таких условиях значение называется проводимостью в режиме малого сигнала, так как оно соответствует низкому напряжению. На графике различают две области. При малых базовых токах проводимость насыщения G5 пропорциональна току 1ь. Для этого участка справедливым будет соотношение:
Gs = Ib/15MB (8.7)
Для больших значений тока проводимость достигает максимального значения в 500 мСм. Сопротивление же будет равно:
1^ = 2 Ом
(8.8)
600 і-1-1-1-1-1-1
|І90] 8. ТРАНЗИСТОРНЫЕ КЛЮЧИ
Данное сопротивление является паразитным и определяется свойствами материала, из которого изготовлен транзистор, - кремния. Переключатель приемника, который рассматривается в задаче № 19, рассчитан на ток базы примерно 5 мА, что соответствует сопротивлению насыщения около 3 Ом. Так как это значение намного меньше величины реактивных сопротивлений Cl и Li, то транзистор вызывает короткое замыкание для сигнала.
Ключи на основе n-p-п транзисторов целесообразнее использовать при закорачивании сигнала на «землю». Транзистор р-п-р типа может соединить нагрузку с источником напряжения. На рис. 8.7а приводится схемное обозначение такого транзистора.
Б о-
<
Ключ
I
Источник _+ Нагрузка
питания ~
а) б)
Рис. 8.7. Обозначение р-п-р транзистора (а), применяемое в схемах, и схема р-п-р ключа для подключения к источнику напряжения (б) _
Обратите внимание, что стрелка на обозначении р-п-р транзистора направлена внутрь, в отличие от обозначения n-p-п транзистора, где стрелка направлена наружу. Схема р-п-р транзистора аналогична схеме n-p-п транзистора, только направления диода и источника тока изменены на противоположные. Для того чтобы проверить, правильно ли вы усвоили материал, попробуйте самостоятельно начертить схемы. На рис. 8.76 приведен пример подсоединения р-п-р ключа, управляющего уровнем напряжения на нагрузке. Источник напряжения подсоединен к эмиттер-ной цепи, а нагрузка - к коллекторной. Переключение осуществляется за счет изменения тока базы. Когда он равен нулю, транзистор выключен, при этом ток и напряжение на нагрузке отсутствуют. Для включения транзистора необходимо подать ток в базовую цепь, при этом он пойдет и в нагрузку. В схеме радиостанции NorCal 40А р-п-р ключ управляет током, поступающим в цепь передатчика. Такая схема переключателя передатчика подробно рассматривается в задаче № 20.
Выбор значения базового тока в этой схеме является более простой задачей, чем в предыдущем случае. Коллекторный ток не меняет своего знака, поэтому можно использовать обычное выражение с коэффициентом усиления ?, соблюдая, однако, условия, устанавливающие режим насыщения транзистора.
Если необходимо, чтобы транзистор находился в режиме насыщения, падение напряжения должно быть незначительным, а большая часть напряжения источника питания должна прилагаться к нагрузке. Для радиостанции NorCal 4OA ток нагрузки ключа передатчика составляете мА. Найдите по справочнику транзистор с минимальным коэффициентом усиления по току. Для данного ключа
8.5. ПРАКТИКУМ [WT]
используется транзистор 2N3906. Как видно из его паспортных данных, приведенных в приложении 4, минимальное значение параметра hFE, или ?, для коллекторного тока величиной 10 мА составляет 100. После этого можно рассчитать необходимый базовый ток по формуле:
Ib = 21 / 100 = 140 мкА (8.9)
где I - ток нагрузки, а 2 - так называемый коэффициент безопасности. Для проверки можно ознакомиться с табл. 4.16 (приложение 4), в которой приведены паспортные данные транзистора фирмы Motorola и показано, что падение напряжения коллектор-эмиттер составляет порядка 200 мВ. Такая величина «посадит» источник питания 8 В до напряжения 7,8 В, что вполне приемлемо. Из этой информации следует, что падение напряжения может быть уменьшено за счет увеличения базового тока.
8.4. Литература для углубленного изучения
Транзисторным цепям посвящено несколько глав в книге Хоровица (Horowitz) и Хилла (Hill) «The Art of Electronics» (издательство Cambridge University Press). Там же подробно описана работа стабилизаторов напряжения. Хорошим источником информации о транзисторах является книга «Device Electronics for Integrated Circuits* (авторы Мюллер (Muller) и Камине (Kamins), издательство Wiley). Исчерпывающий обзор различных типов транзисторов приведен в книге Зе (S. М. Sze) «Physics of Semiconductor Devices» (издательство Wiley).
