Транзисторные ключевые каскады в импульсных цепях

Полупроводниковые транзисторы и приборы на основе транзисторных структур получили очень широкое распространение благодаря своим свойствам. Транзисторы так же, как и диоды, состоят из полупроводниковых структур с ри л-проводимостью, работа которых основана на использовании свойств р — л-переходов (рис. 3.21). Переходы транзисторов подразделяются на сплавные и диффузные.

Существуют три схемы включения транзисторов в ключевых и усилительных каскадах (рис. 3.22): с общей базой (ОБ), общим коллектором (ОК) и общим эмиттером (ОЭ). Внешний источник.

Рис. 3.21. Структуры биполярных транзисторов: а — типа п—р—п; 6 — типа р — п—р.

Рис. 3.22. Схемы включения транзисторов в ключевых и усилительных.

каскадах:

а — с общей базой; б — с общим коллектором; в — с общим эмиттером п-р—п- типа; г — с общим эмиттером р-п—р-типа напряжения смещения, подаваемого на базу (см. рис. 3.22, в), задает порог срабатывания каскада. Схема включения р—п— /7-транзисторов отличается только полярностью напряжения питания и входных сигналов (см. рис. 3.22, г).

Транзистор имеет входные и выходные характеристики, определяющие его работу в ключевых и усилительных каскадах. Для схемы включения транзистора с ОЭ входной характеристикой являет;

Рис. 3.23. Входная (а) и выходная (б) характеристики биполярных транзисторов ся зависимость тока базы /₆ от напряжения на базе ?/₆ (рис. 3.23, а), а выходной — тока коллектора /_к от напряжения на коллекторе U_K = U_bblx при определенных значениях тока базы (рис. 3.23, б). При изменении напряжения на базе в пределах участка, задаваемого интервалом АБ, получаем линейную зависимость тока коллектора от напряжения базы. Этот участок называется рабочим (линейным) и используется в усилительных каскадах. В импульсных цепях необходимо лишь переводить транзистор из закрытого состояния (режима отсечки) в открытое состояние (режим насыщения). Осуществляется это подачей соответствующего напряжения на базу. При достаточном уровне напряжения на базе транзистор полностью открывается и переходит в насыщенное состояние.

При работе транзистора в ключевых каскадах важно, чтобы он хорошо воспроизводил фронты импульсов. Для улучшения качества воспроизведения фронтов необходимо обеспечить быстродействие транзистора, которое зависит в основном от паразитных емкостей р — п-переходов и нагрузки (рис. 3.24, а). Влияние паразитных емкостей р — л-переходов на форму выходного сигнала ?/_вых показано на эпюрах напряжений (рис. 3.24, б). Уменьшение длительности переходных процессов возможно путем уменьшения нагрузочного сопротивления R_H. Ключевой каскад с уменьшенным фронтом получают подключением конденсатора С параллельно сопротивлению R на входе базы.

Юиочевые каскады с нелинейной отрицательной обратной связью служат для создания импульсов сложной формы (см. подразд. 2.4). В некоторых случаях требуется переключение из одной цепи в другую. Для этого используют транзисторный переключатель тока. Кроме ключевых каскадов транзисторы применяют в схемах импульсных усилителей, формирователей и генераторов импульсов. Многообразие транзисторов не позволяет детально разобрать особенности и характеристики каждого из них. Они подробно рассмотрены в литературе по электронной технике и справочниках. В цепях и устройствах импульсной техники, работающих с очень короткими и высокочастотными импульсами, используют мало;

Рис. 3.24. Динамическая модель транзистора с учетом емкостей р—«-переходов (а) и его переходная характеристика (6).

мощные транзисторы с малыми емкостями р-п-переходов. Для получения импульсов большой мощности применяют специальные генераторные транзисторы. Для усиления слабых импульсов необходимо использовать широкополосные усилители или специализированные микросхемы.