Схема замещения транзистора в режиме отсечки

В режиме отсечки транзистор можно заменить источником тока = , это соответствует разомкнутому состоянию ключа. Режим отсечки обеспечивается напряжением или осуществляемая за счет для кремниевых транзисторов.

Схема замещения транзистора в режиме насыщения

В режиме насыщения транзистор можно заменить двумя источниками напряжения между базой и эммитером, и между коллектором и эммитером. Режим насыщения обеспечивается токовым критерием:

Расчет элементов связи в транзисторных ключах

Первый случай

VT₁ – открыт (насыщен) , VT₂ – закрыт

Ge

Si

R₁ ограничивает входной ток

Второй случай

VT₁ – закрыт, VT₂ – открыт(насыщен)

(*) (**)

Определим R₁:

Нагрузочная способность ключа-инвертора

Один ключ нагружен на n ключей

VT₁ – закрыт, VT₂ – о(н)

VT₃ - о(н)

…………

………… в режиме насыщения

…………

VT_(n+1)- о(н)

i_вых = ni_вх Þ

i_вых =

i_вх =

i_б

i_б=i_вх - i_см

- условие, при котором все транзисторы нагрузки будут входить

в режим насыщения

1. Если VT₁ закрыт и ненагружен (n=0) => I_k0

2. n=1, I_k0,i_вх1 уменьшается

Если n ключей, то I_k0,i_вх,…,i_вхn

С увеличением n нагрузки, логическая “1” уменьшается могут быть сбои, т.к. нагрузочные параметры могут не войти в режим насыщения.

Ключ на биполярном кремниевом транзисторе с непосредственной связью

1. VT₁ - о(н), VT₂ – з

U_вых1=U_вх2=0.2 В<U_{отсечки} (т.к. кремниевый)=0.6 В

U⁰=0.2 В

2. VT₁ - з, VT₂ - о(н)

U_вх2=U_бн2=U_вых1=0.7 В

U¹=0.7 В - мало (малый перепад между логической “1” и логическим “0”.

1. VT₁-о(н), VT₂-з

U_вых1=U_кэн=0,2 В

U_вых1= U_д+U_бэ2

U_бэ2= U_вых1-U_д= 0.2-0.6= -0.4 В < U_отс VT₂- надежно закрыт

2. VT₁ - з, VT₂ - о(н)

Эта схема позволяет увеличить разницу перепадов между логической «1” и логическим «0».

Возрастает помехоустойчивость схемы.

Переходные процессы при открывании ключа

Транзистор не может мгновенно перейти из состояния отсечки в состояние насыщения.

-время задержки фронта из 1

i_б = i_вх - i_см

i_к = i_кн = E_к/R_к

dQ_б/dt - dQ_б/t_б = i_б1

Q_б(t) = Q_б(¥) – [Q_б(¥) - Q_б(0)]e^-t/tб

Q_б(0) = 0; Q_б^’(t) = i_б1t_б (1 - e^-t/tб)

i_к(t) = Q_б(t[R1] )b / t_б = i_б1b (1 - e^-t/tб)

U_вых = U_кэ = E_к - i_к(t) R_к

t₀ - t₁ – время включения

t₁ – t₂ – время накопления избыточности на базе

Q_бн = i_б1t_б

Переходные процессы при замыкании ключа

Быстродействие транзистора завитсит от:

- t_{рассасывания}

- t_{включения}

- t_{выключения}

Повышение быстродействия транзисторного ключа

Влияние тока I_кн

Влияние тока I_б1

Влияние тока I_б2

Быстродействие достигается по max,

tвкл уменьшается	tр уменьшается	tвыкл уменьшается
Iб1 увеличивается	Iб1 уменьшается, Iб2 увеличивается	Iб2 увеличивается

Возникает противоречие, т.к. происходит увеличение и уменьшение I_б1 одновременно.

Способы повышения быстродействия

Применение ускоряющего конденсатора.