Насыщенный транзисторный ключ с ОЭ

Ключ выключен, когда (режим отсечки), при этом .

Ключ включен, когда (режим насыщения), при этом .

Так как и , то .

а б в

Рис. 6.6. Насыщенный транзисторный ключ с ОЭ (а), его эквивалентная схема
в режиме насыщения (б) и выходные характеристики транзистора (в)

При расчете ключа выбирают , определяют , находят , а затем . Поскольку для насыщения необходимо , то выбирают . Степень (качество насыщения) характеризуется коэффициентом насыщения: .

При быстродействие схемы и, наоборот, при быстродействие схемы.

Токовые зеркала

Простое токовое зеркало

Токовое зеркало является источником тока, поддерживающим постоянный ток в нагрузке независимо от изменения ее параметров.

Работа простого токового зеркала (рис. 6.7) определяется коллекторным током транзистора . Напряжение для устанавливается в соответствии с заданным током, температурой окружающей среды и типом транзистора. В результате оказывается заданным такое же напряжение для транзистора , согласованного с . Таким образом, передает в нагрузку такой же ток, что задан для потенциометром .

Рис. 6.7. Варианты схемы простого токового зеркала

Одним из достоинств токового зеркала как источника тока является более широкий рабочий диапазон, практически близкий к напряжению питания, так как нет падения напряжения на эмиттерном резисторе. Недостаток простого токового зеркала заключается в том, что выходной ток несколько изменяется при изменении нагрузки из-за проявления эффекта Эрли, поскольку .

Уменьшение влияния эффекта Эрли в простом токовом зеркале достигается введением резисторов , что повышает и делает относительно него изменение , а значит и изменение , несущественным. Однако это уменьшает рабочий диапазон токового зеркала как источника тока.

Токовое зеркало Уилсона

Токовое зеркало Уилсона обеспечивает более высокую степень постоянства выходного тока по сравнению с простым токовым зеркалом. В схеме уменьшено влияние эффекта Эрли. Транзисторы и включены как в обычном токовом зеркале. Однако, с одной стороны, транзистор в два раза уменьшает потенциал коллектора транзистора по сравнению с простым токовым зеркалом, поэтому относительные изменения в данной схеме меньше. С другой стороны, транзисторы и можно рассматривать включенными каскодно.

Такое включение компенсирует изменение тока в нагрузке, в том числе вызванное эффектом Эрли. При этом напряжение на коллекторе и, стало быть, на базах и фиксируется током эмиттера . Фактически используется свойство эмиттерного повторителя отдавать ток в нагрузку, поскольку нагрузкой эмиттерной цепи является транзистор .

Действительно, при ↑ I→ ↑ I_Э3→ ↑ U_Э3→ ↑ U_Б2→ ↓ U_БЭ2→ ↓ I_К2→ ↓ I_Э3→ ↓ I и, наоборот, ↓ I→ ↓ I_Э3→ ↓ U_Э3→ ↓ U_Б2→ ↑ U_БЭ2→ ↑ I_К2→ ↑ I_Э3→ ↑ I.

Рис. 6.8. Токовое зеркало Уилсона

Составные транзисторы

Различают два варианта составных транзисторов: по схеме Дарлингтона и по схеме Шиклаи.

Составной транзистор работает как один транзистор с коэффициентом усиления по току , равным произведению коэффициентов составляющих транзисторов: . Составные транзисторы позволяют повысить входное сопротивление схем ЭП и усилителей с ОЭ, так как . В транзисторе Дарлингтона падение напряжения между базой и эмиттером в два раза больше обычного.

Составные транзисторы имеют пониженное быстродействие, так как транзисторы и срабатывают последовательно. В схеме Дарлингтона используются транзисторы одинаковой полярности, в схеме Шиклаи – транзисторы разной полярности.

а б в г

Рис. 6.9. Варианты составных транзисторов:

а – n-p-n-транзистор Дарлингтона; б – p-n-p-транзистор Дарлингтона;
в – n-p-n-транзистор Шиклаи; г – p-n-p-транзистор Шиклаи

Двухтактный выходной каскад

Применяется для усиления по мощности при работе на низкоомную нагрузку. В данной схеме (рис. 6.10, а) используются транзисторы разной полярности. Питание двухполярное.

Транзисторы работают по очереди: – во время положительной полуволны, а – во время отрицательной полуволны напряжения. Когда один из транзисторов находится в активном режиме, второй – закрыт. и можно рассматривать как ЭП, подключенные к одной нагрузке.

При R_H = 8 Ом и выходном напряжении U_ЭФФ » 10, 5 В, что соответствует U_КК = 15 В, на нагрузке рассеивается мощность .

Как правило, для улучшения температурного режима транзисторов и температурной стабильности схемы транзисторы размещают на радиаторах.

Для увеличения мощности двухтактных каскадов используют составные транзисторы. На рис. 6.10, б приведен вариант двухтактного выходного каскада на составных транзисторах: , – транзистор Дарлингтона, , – транзистор Шиклаи.

а б

Рис. 6.10. Схема двухтактного выходного каскада (а).
Вариант данной схемы на составных транзисторах (б)

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 678 9 10 11 Следующая ⇒