Динамический режим работы транзисторного ключа (ДРР ТК)

Динамический режим работы транзисторного ключа (ДРР ТК) В динамическом режиме исследуется работа ключа при воздействии на него одиночными импульсами. На рисунке (3.1 а) отображен импульс, подаваемый на вход ключа. Если бы ключ был идеальным, то мы видели бы на его выходе инвертированный входной сигнал (Рис 3.1 б). Но, из-за наличия емкостей в переходах транзистора, ограниченной скорости перемещения носителей зарядов, а так же накопления/рассасывания заряда в области базы, сигнал искажается, и мы видим картину, изображенную на (рис 3.1 б) сплошной линией, где tзад.вкл – время задержки включения транзистора, t10 – время переключения из положения логического нуля в положение логической единицы. Точно так же и при выключении. Определение времени задержки включения Любой транзистор, вследствие своих конструктивных особенностей имеет межэлектродные ёмкости, создающие входную эквивалентную ёмкость. При подаче напряжения на базу транзистора, напряжение на входной ёмкости и пока напряжение на ней не достигнет , транзистор останется закрытым. Из рисунка 3.1 видно, что эквивалентная входная ёмкость и τ вычисляются по формулам: Тогда время задержки включения может быть посчитано по формуле Пример: Формирование При подаче на вход транзисторного ключа переднего фронта единичного импульса, (Рисунок 3.2 а), ток базы не начнет течь, пока не зарядится входная ёмкость . Величину этого тока (Рисунок 3.2 б) можно найти по формуле При этом ток коллектора транзистора будет возрастать, пока не достигнет тока насыщения, после чего будет оставаться постоянным. Эквивалентную постоянную времени для этого процесса найдём по следующей формуле: где - время жизни носителей заряда базы, примерно равное 10÷100 нСек. Ток коллектора при этом описывается следующей формулой А время переключения ключа из положения логической единица в положение логического нуля будет включать в себя все вышеизложенные выкладки и выражаться по формуле Пример При работе транзистора в области базы накапливается избыточный заряд. Время накопления Время рассасывания избыточного заряда, или время задержки выключения При подаче заднего фронта одиночного импульса на вход транзисторного ключа напряжение на базе транзистора исчезает не сразу, из-за межэлектродных ёмкостей. В дополнение к этому, в базе происходит процесс рассасывания избыточного заряда, накопленного за время открытого состояния транзистора. Всё это не даёт транзистору выключиться моментально, появляется время, задержки выключения. Процесс перехода происходит по тем же законам, что и . Численное значение будет вычисляться по формуле: Все переходные процессы накладывают ограничения на максимально возможную частоту переключения ключа. Работа ключа на емкостную нагрузку Для простоты объяснения примем некоторые допущения: Где - скорость изменения напряжения на нагрузке. Пример Транзисторный ключ с диодом Шоттки Диод Шоттки имеет следующие преимущества: • Отсутствуют неосновные носители зарядов, диффузионные ёмкости, диффузионные токи • Прямое падение напряжение составляет порядка В, в отличие от кремниевых диодов () • Тепловой ток диода Шоттки примерно равен обратному току Рассмотрим работу схемы, изображенной на рисунке: Пока напряжение запирающее, диод закрыт, и не участвует в работе схемы. Но когда оно становится близким к диод открывается и не позволяет транзистору перейти в режим насыщения. При отсутствии насыщения транзистора повышается быстродействие схемы, из-за возникновения ООС, способствующей уменьшению фронта . Временные интервалы и не изменятся, однако и