Транзистор в режиме переключения

Транзистор в режиме переключения

Напомним, что в зависимости от того, какой электрод транзистора будет общим для цепей входного и выходного напряжения, различают схемы с общим эмиттером (ОЭ). общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК). Схема с ОЭ обладает наибольшим усилением мощности и поэтому находит широкое применение при построении схем транзисторных реле* Нз рис. 12*а приведен простейший однокаскадный транзисторный усилитель с ОЭ и показаны положительные направления токов и напряжений на его электродах.

В этом каскаде потребляемая от источника питания мощность частично выделяется в сопротивлении нагрузки $. к , частично рассеивается в выходной цепи транзистора, нвгревая его. Всегда стремятся минимизировать рассеиваемую транзистором мощность. Величина этой мощности зависит от положения рабочей точки на нагрузочной прямой. На семействе выходных характеристик транзистора (рис. 12,6) можно отметить три характерные точки: ч

точка I (состояние насыщения ,И ) коллекторный ток I* максимален, а напряжение Ц*9 минимально, поэтому в состоянии насыщения рассеиваемая мощность мала

РрН-1к . (6)

где л. к ток коллекторе в режиме насыщения;

точка 2 (состояние отсечки ”0") коллекторный ток минимален и равен Гк0 I а напряжение максимально и почти равно напряжению питания, поэтому в состоянии отсечки рассеиваемая мощность также мала

Рр ~ Iко и п ; (?)

UkS<0

Рио. 12» Одяокаокадный усилитель

точка 3 (активный режим "А") коллекторный ток равен половине тока короткого замыкания ( напряжение'0,5Ип, поэтому рассеиваемая мощность максимальна

Ч (8)

Б режиме переключения транзистор длительное время находится в состояний насыщения или состоянии отсечки, весьма быстро переключаясь из одного состояния в другое. При этом суммарная раесейваемая в транзисторе мощность может быть в десятки рвз меньше максимальной мощности, выделяемой в нагрузке. Для этого в состоянии насыщения должно быть минимальным напряжение Ь1к$, в состоянии отсечки должен быть минимальным коллекторный ток

к , а во время переключения должна быть максимальной скорость изменения .

Рассмотрим более детально состояние насыщения и отсечки.

Состояние наоыщения. Граничный режим насыщения (точка I на рис. 12,6) характеризуется нулевым напряжением на коллекторном переходе (С/кВ* 0) и соотношением

где р статический коэффициент усиления тока базы, который существенно зависит от режимов работы транзистора.

Выражение (9) может служить критерием граничного режима насыщения.

В режиме насыщения оба р-П -переходе транзистора смещены в положительном направлении и напряжение на них не превышает

35-0,75 , т.е. 6/*£>0. Очевидно, что критерий насыщения в этом случае имеет вид н

15 ’ <10>

Глубина насыщения обычно определяется коэффициентом насыщения о и избыточным током базы Д I $

Усилители с положительной обратной связью в релейном режиме

Положительная обратная связь (ПОС) в рассмотренном выше двухквскадном усилителе может быть выполнена как по току, так и по напряжению. Соответственно напряжение обратной связи будет пропорционально току в нагрузке или напряжению на нагрузке. При этом усилитель при определенной величине ПОС будет работать в релейном режиме. Если во входной цепи такого усилителя (реле) будут суммироваться напряжения сигнала о напряжениями обратной связи, то такая обратная связь называется последовательной. Если суммируется ток сигнала с током обратной связи, то обратная связь называется параллельной. Возможна одновременное введение обратной овязи по току и напряжению, в этом случае обратная связь называется комбинированной.

Рассмотрим принцип действия этих реле.