Импульстік диодтар

 

 

9 ДӘРІС «ТҰРАҚТЫ  ТОК БОЙЫНША КҮШЕЙТКІШТІ ЕСЕПТЕУ»

Транзистордың тұрақты ток бойынша күшейту режимі күшейткіштің барлық техника-үнемдік параметрлерін анықтайды. Бірінші кезекте транзистордың кіріс және шығыс (коллекторлық) тізбектеріндегі өзара тығыз байланысқан ток және кернеу бойынша жұмыс нүктелері анықталады. Тұрақты ток режимі есептеуді қажет ететін Rб1, Rб2, Rэ, Rк кедергілерімен реттеледі (34 сурет). Кейбір жағдайларда Rк берілуі мүмкін.

Тұрақты ток режимі кіріс және шығыс сипаттамаларындағы Т нүктесімен анықталады (35 және 36 суреттер).

 

 

 

 

35 Сурет – А  класты күшейткіш каскад режиміндегі  транзистордың кіріс сипаттамасы

 

 

 

 

36 Сурет – А  класты күшейткіш каскад режиміндегі  транзистордың шығыс сипаттамасының  графикалық баламасы

 

 

Кіріс сипаттаманың бұл нүктесі Iбп-транзистор сабазсының тұрақты тогы мен Uбэп-база мен эмиттер арасындағы кернеуге сәйкес келеді. 35 суретте жұмысшы нүкте сигнал көзі кернеуінің Uкmax максимал деңгейінде Uбэ=Uбэп–Uкmax>0.7В болатындай етіп таңдап алынғаны көрсетілген, яғни кез-келген жағдайда кіріс сипаттамасының салыстырмалы сызықтық аймағы пайдаланылады. Шығыс сипаттамалар топтамасында көрсетілгендей (36 сурет) коллектордың тыныштық тогы Iкт=h21э*Iбт-ға тең болады, бұл коллекторлық токтың ординатасында Iкт болып белгіленеді. Егер осы Iкт нүктесінен база тогы топтамасының бір сызығымен қиылысатын горизонталь түзу жүргізсек, онда коллекторлық тізбектің Т тыныштық нүктесін алуға болады. Uкэ кернеуі осіне перпендикуляр түсірсек, Uкэт коллектордың жұмыс кернеуінің тыныштық нүктесін аламыз. Тыныштық режимін басқа да тәсілдермен анықтауға болады.

Графоаналитикалық есептеуде жүктемелік түзу деп аталатын сызықты сызу қажетттігі туындайды, ол екі екі нүктемен анықталады, оның бірі – Iбт база тогы тармағында жатқан Ттыныштық нүктесі. Екінші нүкте горизнталь Uкэ осінде жатады және Ек қоректендіру кернеуіне тең. Ек және Т нүктелері арқылы Iк ордината осімен қиылысқанша түзі жүргізе отырып статикалық жүктеме сызығын аламыз. Бұл нүкте транзистордың қысқаша тұйықталған тізбегі кезіндегі коллектор тізбегінде жүретін, шамасы Iк=Ек/(Rк+Rэ)-ге тең болатын ток мәнін білдіреді. Rэ кедергісі каскадтың жұмыс режиміндегі термокомпенсациясына арналаған және оның мәні (0.1-0.2)Rк аралығында болады. Сонда егер Rэ=0.2Rк деп таңдап алсақ, Rк=Ек/1.2Iк болады. Сонымен Rк және Rэ кедергілері анықталады.

Rб1 және Rб2 кедергілерін анықтау үшін төменгі қуатты каскадтарда Ід бөлгіштің тогын база тогынан 8-10 есе, ал жоғары қуатты күшейткіштерде 2-3 есе жоғары алу ұсынылады [9]. Сонда Ібт база тогын біле отырып, Кирхгофтың екінші заңын қолдансақ, былай жазуға болады:

 

 

Iб*Rб2 =Uбэ+Rэ*Iкт және осыдан Rб2 =(Uбэ+Rэ*Iкт)/Iб

 

 

Uбэ мәнін кремний  транзситорлары үшін 1,0 В етіп  алады. Сонда Rб1=(Ек–Iб*Rб2)/Iб.

Енді күшейткіш каскадтың тұрақты ток режимі есептелді беп айтуға болады. Бірақ келесі каскадтарды есептегенде тізбектің кейбір параметрлері мен номиналдарын қайта есептеу керек екендігі анықталады. Іс жүзінде есептелген барлық шамалар алдын ала, болжамдық бола алады, ал нақты шамалары реттеу және күйлеу барысында анықталады.

 

 

10 ДӘРІС«КҮШЕЙТКІШТІҢ  ДИНАМИКАЛЫҚ ЕСЕПТЕУЛЕРІ»

Күшейткішті есептеулердегі келесі қадам – каскадты динамикалық есептеу, оның нәтижесінде:

 

 

 

 

формуласымен есептелетін кернеу бойынша күшейту коэффициентін анықтайды. Мұндағы Umш – 1-каскад жүктемесіндегі кернеу амплитудасы, Umк – 1-каскад кірісіндегі (базасындағы) сигнал амплитудасы.

36 суретте трназистордың  коллекторлық тізбегінде ток  бойынша күшейтілген кіріс сигналы Ikm=Ikmax-Ikт және кернеу бойынша  күшейтілген сигнал Uкm=Umax–Uкт түрінде  көрсетілген.

Осы этаптағы бірінші қадам сигнал көзінің кернеуі мен ішкі кедергіні бірінші каскадтың кірісіне әкелу, яғни бірінші каскад транзисторы базасының эквивалент кернеуі мен кедергісін анықтау. Ол үшін база тізбегінің эквивалент кедергісін Rб мыга формуламен анықтайды:

 

 

 

 

Кіріс кернеуі эквивалент генераторының кедергісі:

 

 

Rэкв = (Rк · Rб)/ Rк + Rб)

 

 

Транзистор кірісіндегі эквивалент генератордың кернеуі:

 

 

Uэкв = (Ег· Rб)/( Rк + Rб )

 

 

Бұл кернеу сигнал көзі кернеуінен аз шама. Транзистордың кіріс сипаттамасын қолдана отырып максимал және минимал кіріс кернеуі үшін база тогын анықтауға болады:

 

 

Iбд1=Uбт-Uэкв,

Iбд2=Uбт+Uэкв

 

 

Егер тек қана аналитикалық есептеулер жасасақ транзистордың эмиттер-база аймағының кіріс динамикалық кедергісін ғана анқытау қажеттігі туындайтын еді.

Келесі қадамда каскадтың шығыс динамикалық параметрлерін анықтау керек, соның ішінде бірінші жүктеменің жалпы кедергісін анықтау керек, оны мына формуламен анықтайды:

 

 

 

 

Колеектор тізбегінің кедергісі сигнал айнымалы болғандықтан өзгеруіне байланысты динамикалық жүктемелік түзуді қайта есптеп салу керек, ол шығыс сипаттамасының екі нүктесі арқылы анықталады (37 сурет).

Бірінші нүкте статикалық режимдегі сияқты – Т нүктесі. Екінші нүкте (фиктивті) Ік ордината осінде жатады және мына формуламен анықталады:

 

 

Iкд=Ек/R´ж

 

 

Нақты жүктемелік диапазон жоғарыда табылған Ібд1 және Ібд2 нүктелері арасында жатады (37 сурет).

 

 

37 Сурет – Динамикалық  және статикалық жүктемелік сипаттамалар  арасындағы байланыс

 

 

Кіріс кернеу өзгеріс диапазоны да динамикалық жүктемелік түзуге сай өзгеріске ұшырайды және Uкд1 және Uкд2мәндері арасында жатады. Сонда каскадтың шынайы күшейту коэффициенті мына өрнекпен анықталады:

 

 

К=(Uкд1+Uкд2)/(2·Ег)

 

 

Егер күшейту коэжффициенті К оның керек мәнінен төмен болсакүшейткішті тағы бір каскадпен тоықтырып есептеулерді әрі қарай жалғастырады. Бұл кезде бірінші каскадтың К күшейтукоэффициентін қайта есептеу керек болады, өйткені бірінші каскадтың жүктемесі ретінде екінші каскадтың кірісі алынуы керек. Екінші каскадтың есептеулері бірінші каскадтыкімен ұқсас болады.

 

 

 

 

11 ДӘРІС «КҮШЕЙТКІШТІҢ  ЖИІЛІКТІК ЖӘНЕ ҚУАТТЫҚ ШАМАЛАРЫН  ЕСЕПТЕУ»

Каскадаралық байланыстардың электрлік сиымдылықтары Ср1 жәнеСр2 датчик пен бірінші каскадтың , одан әрі әрбір каскад арасындағы гальваникалық байланысты (тұрақты ток бойынша әсерді) үзі үшін қолданылады.

Сэ сиымдылығы күшейткіш каскадтарды айнымалы ток бойынша кері байланысты үзу үшін қолданылады. Аталған сиымдылықтар мына формулалармен анықталады:

 

 

 

 

 

 

 

 

11.1 Күшейткіштің  қуаттық шамаларын анықтау

Егер күшейткіш бірнеше каскадтан тұрса және соңғы мен оның алдындағы каскадтың қызметі сигналды қуат бойынша күшейту болса онда олардың қуаттық көрсеткіштерін бағалау керек болады. Каскадтың шығыс қуатын мына формуламен есептейді:

 

 

Қуат көзінің тұтынатын толық қуаты:

 

 

.

 

 

Каскадтың ПӘК-і:

 

 

.

 

 

12 ДӘРІС «ҚУАТТЫ  КҮШЕЙТУ КҮШЕЙТКІШТЕРІНІҢ ЕСЕБІ»

Қуатты күшейту күшейткіштерінің есебін жүргізу барысында әдетте транзистордың қорек көзінің кернеуін таңдау қажеттігімен қоса, Мн дБ жиіліктік қажалу коэффициенті кезінде Fн – Fв жиіліктер диапозонында жұмыс жасайтын Rн жүктемесіндегі Рн шығыс қуатын қамтамасыз ететін шығыс каскадтың негізгі параметрлерін есептеу қажет.Сондай-ақ қажетіне қарай каскадтың Pm берілу және Po қолдану қуатының кіріс сигнал мөлшеріне тәуелділік графигін сызу.

Қуатты күшейту күшейткіштерінің сызбасы ретінде 38 - суретте көрсеітлген трансформаторсыз нұсқасын таңдауға болады.

 

 

 

 

 

 

38 Сурет – Қуатты  күшейтетін трансформаторсыз күшейткіш  сызбасы

 

 

Бірінші сатыда коллектордағы рұқсат етілген шашырау қуатын табамыз:

Коллектордағы рұқсат етілген шашырау қуаты мынаған тең:

Күшейтудің шектік жиілігі мына төмендегі формула бойынша анықталады:

Шығыс кернеу мен ток амплитудасын анықтауда келесі өрнек қолданылады:

= 0,8  0,95 – кернеу бойынша қорек көзінің қолданылу коэффициенті;

Қорек көзінің кернеуін табамыз:

Рұқсат етілген шектік коллекторлық кернеу анықталады:

Ukдоп ³  Бұл параметрлер бойынша шеткі каскад үшін транзистор таңдайды, мәселен, VT1(n-p-n)- КТ805АM және VT2(p-n-p)- КТ837А. Төменде олардың параметрлері көрсетілген:

Ikmax = 5 (A)

Uкэmax = 70 (B)

Pkmax = 30 (Bт) жылу алмасумен

Pkmax = 1 (Bт) жылу алмасуынсыз

h21 = 15

h21 = 15 ток алмасу  коэффициентін ескере отырып, транзистордың VT1(VT2) кіріс тогын табамыз.

I1(2)вх m = I kmaх/ h21

 

 

12.1 Қорек  көзін таңдау

Е ³ 2(Uэкмах)+Uқан

Uқан– транзистордың  қанығу режиміне енетін коллекторлық  кернеу (сөздіктегі мәндер бойынша  анықталады және Uқан = (0,5...2), В).

Қорек көзі кернеуінің үлкнедігін жоғары мәнге дейін домалақтап,қорек көзі кернеуі қатарынан қажеттісін таңдайды.

Қорек көзі кернеуі қатары

Еп, В 5 6 9 12 15 24 30 48 100 150

12.2 Графиктік  талдау әдісі

Ең бірінші төменде көрсетілгендерді табамыз:

Uкэ= Еп/2 (B)

Iк=Еп/2Rн (A)

Шығыс сипаттаманың координиталар жүйесінде қуат үшбұрышы тұрғызылады: Uнач. түзуі базалық токтардың сызықтық емес аймақтарын кесіп өтіп, Uнач -дан Uкэ үлкендігі кейінге қалдырылып,әрмен қарай Iк мен Uкэнүктелерін қосады. Кейінірек аталмыш есептеулерде қуат үшбұрышы аймағына кірмейтін, бірақ оған максимум жақындайтын Рк доп – жүктеме қисығы тұрғызылады. Егер қисық қуат үшбұрышы аймағына енетін болса,онда транзисторлар радиаторлармен жұмыс істеуге тиіс

Кіріс сипаттама бойынша жұмыс жасау аймағын анықтайды.

ООС тереңдіігн анықтаймыз:

F=1+g21*Rн , мұндағы g21 транзистор сипаттамасының орташа тік мөлшері.

F=95,2

Шығыс каскад үшін кернеу бөліндісін есептейміз:

Iдел=(3¸5)Iбmin;

Iдиода= Iдел+Iб0

Диодқа түсетін кернеу 2Uэб0=1 B құрауы керек.

Диодқа мұндай кернеудің түсуіне байланысты – қажетті мөлшерде түсірілген кернеуді қамтамасыз ету мақсатында КД510А бір диодын қосу қажеттігі туындайды.

ООС- ны ескергендегі кіріс кедергінің есебі:

; мұндағы  ; 

Кірістегі амплитуда мәндерін есептейміз:

;

 

Конденсатордың С1 және С2 сыйымдылықтарын табамыз:

Кіріс пен шығу арасындағы жиіліктік қажалуды тең бөлеміз:

М = Мвх · Мвых, тогда:

.

Мұннан:

Шығыс (берілетін) қуатты табамыз:

Номинал режим үшінқорек көзінен қолданылатын қуатты анықтаймыз:

Есепті аяқталды деп санауымызға болады.

 

 

13 ДӘРІС «КІЛТТІК  СЫЗБАЛАР»

Кілттің негізгі функциясы – кейбір ток көздеріндегі жүктеменің тұйықталуы. Қарпайым ғана кілт механикалық кілттер болып табылады.Механикалық кілттерге қарағанда электрондық кілттер база леп аталатын транзистордың басқарушы электродына t уақыт аралығында келіп түсетін электрлік сигнал әсерінен жүктемені қорек көзіне тұйықтайды.Идеалдық кілт ажыратылған күйде шексіз үлкен кедергіні көрсетуге тиіс, ал жабық жағдайында кедергі нөлге тең.

39 – суретте биполярлық  транзисторда орындалған қарапайым  ғана кілттік сызба көрсетілген.Шығс  тізбекте бұл схемаға Е қорек  көзі, Rк резисторы және биполярлық транзистор тізбектей қосылған, ал шығыс кернеу қызметін коллектор мен эмиттер арсындағы Uкэ кернеуі атқарады. Транзистордың шығыс тогын немесе Iк коллектордың тогын басқару мақсатында кіріс тізбекте база мен эмиттердің арасында Uб кернеу көзі мен токты шектейтін Rб резисторы тізбектей қосылған. Ебэ тұрақты кернеу көзі импульс жоқ болған жағдайда Iк коллекторлық тогы минимум, ал Uкэшығыс кернеуі максимумге жететін уақытта транзистордың бөлгіш режимін қалыптастырады.Кірістізбектегі импульстік кернеу көзі басқарушы сигнал қызметін атқарады.Базада белгілі бір амплитудадағы импульстік кернеудің пайда болуымен транзистор n-p-n құрылымынан қанығу режиміне өтеді. Қанығу режимінде шығыс тізбектен максималды ток, ал Uкэ шығыс кернеу минималды болады. Берілген сызбада транзистор ортақ эмиттер сызбасы бойынша қослған, алайда бұдан өзге кілттік сызбаларда транзисторды ортақ база және ортақ коллектор схемалары арқылы қосу қолданылады.Тізбектегі Iк коллекторлық ток пен Uкэ кірістегі кернеу бір жағынан транзистордың шығыс сипаттамалары арқылы, ал екінші жағынан жүктемелік түзу көмегімен анықталады. Транзистордың шығыс сипаттамалары дегеніміз әрқайсысы белгілі бір базаның Iб тұрақты тогына сәйкес келетін Iк – ң Uкэ – ға тәуелділігі. Кирхгофтың екінші заңын пайдаланып коллекторлық тізбек үшін коллектор мен эмиттер арасындағы кернеуді төмендегідей теңдікте жазуға болады:

 

 

Uкэ = E - Iк*Rк

 

 

 

 

39 Сурет –Электрондық  кілт сызбасы

 

 

Кіріс импульстік кернеудің жоқ мезетінде транзистор бөлгіш режимде болады, сондықтан базалық және коллекторлық тізбектен тек қана Iкбо коллектордық жылулық тогы ғана ағып өтеді.Алайда коллекторлық ауысымның жылулық тогы аз (төмен қуатты транзисторлар үшін Iкбо равен единицы мкА и менее), ал сол себепті кілттік сызбаның Uкэ шығыс кернеуі E – ге тең.

Кіріс тізбек үшін Кирхгоф заңы бойынша былайша жазуға болады:

Ебэ = Iб* Rб + Uбэ =Iкбо* Rб + Uбэ

Транзистордың n-р-n құрылымды бөлгіш режимін жүзеге асыру үшін Uбэ кепнеуі нөлден кіші немесе оған тең болуы шарт.Мұннан таңдалған транзисторда (Iкбо) және базалық тізбектегі Rб резисторында кернеу көзінің Ебэ.minығысуының минималды үлкендігіне қойылатын талаптарды анықтайды және ол былай болуы тиіс:

Ебэ.min ³ Iкбо * Rб

Эмиттерлік және коллекторлық ауысымдар түзу бағытта араласқанда импульстің пайда болуымен транзистор бөлгіш режимнен қанығу режиміне өтеді. р-n ауысымдарда тура араласу кезінде кернеу аз болғандықтан транзисторды қаенығу режимінде эквипотенциалдық нүкте және транзистордың қанығу тогы деп аталатын , төмендегі формула бойынша анықталатын коллектордың максимал тогы ретінде қарауға болады: