Насыщения сердечника

В промежутке времени / cz (4, 4) транзистор находится в состоянии насыщения, происходит накопление избыточного заряда QI136 неосновных носителей в базе. Сердечник перемагничивается по крутому участку петли гистерезиса.

щения транзистора. Когда коллекторный ток возрастет до такого значения, при котором обеспечится выполнение соотношения iK = = Bie, транзистор выйдет из режима насыщения. Считая, что выход из режима насыщения происходит в момент времени t = т, для вычисления длительности вершины выходного импульса т. получим выражение

При некотором напряжении на стоке 6'синас — напряжении насыщения — происходит перекрытие канала из-за увеличения

Биполярный транзистор в цифровых интегральнных микросхемах обычно выполняет функцию ключа и все время работает либо в режиме насыщения, либо в режиме отсечки. В режиме насыщения происходит накопление неосновных носителей заряда в базе транзистора, а также в коллекторной области (см. § 4.15). Процессы накопления неосновных носителей и их последующего рассасывания при переводе транзистора в режим отсечки или в выключенное состояние связаны с относительно медленным процессом диффузии неосновных носителей заряда. Инерционность этих процессов определяет скорость переключения транзистора из включенного состояния в выключенное и обратно, т. е. скорость срабатывания схемы.

чающихся резким падением тока /к с уменьшением отрицательного напряжения [/кэ- В точках излома характеристик = I С^БЭ I- При дальнейшем уменьшении напряжения разность потенциалов коллектор — база становится положительной, коллекторный переход оказывается включенным в прямом направлении и поток дырок из базы 'В коллектор компенсируется встречным диффузионным потоком дырок из коллектора. Ток коллектора быстро падает с уменьшением С/кэ I- Характеристикам с меньшим значением тока /в = const соответствуют менее отрицательные значения напряжения U-вэ, поэтому переход в режим насыщения происходит при меньших величинах ?/кэ-

чающихся резким падением тока /к с уменьшением отрицательного напряжения [/кэ- В точках излома характеристик = I С^БЭ I- При дальнейшем уменьшении напряжения разность потенциалов коллектор — база становится положительной, коллекторный переход оказывается включенным в прямом направлении и поток дырок из базы 'В коллектор компенсируется встречным диффузионным потоком дырок из коллектора. Ток коллектора быстро падает с уменьшением С/кэ I- Характеристикам с меньшим значением тока /в = const соответствуют менее отрицательные значения напряжения U-вэ, поэтому переход в режим насыщения происходит при меньших величинах ?/кэ-

Таким образом, из трех составляющих коллекторного тока две (t'H и /б) не зависяг: от времени, т. е. являются постоянными величинами, а одна (У) линейно нарастает во времени. Следовательно, коллекторный ток t'K = t'H + ie + j также линейно нарастает. Ток базы j6 = ig/n остается при этом постоянным. Возрастание коллекторного тока при неизменном- значении тока базы вызывает уменьшение степени насыщения транзистора. Когда коллекторный ток возрастет до такой величины, при которой обеспечится выполнение соотношения iK = Bj6, транзистор выйдет из режима насыщения. Считая, что выход из режима насыщения происходит в момент времени ? = т, для вычисления длительности вершины выходного импульса т получим выражение

Из анализа следует, что при достаточно длинных каналах (l/d^S) образуются три характерных участка: участок парообразования у входной кромки, участок стабилизированных параметров в центральной части и участок парообразования у выходной кромки. При этом можно предположить следующую физическую картину протекания процесса. В области входной кромки вследствие резкого падения давления ниже давления насыщения происходит процесс парообразования — температура среды понижается. Процесс парообразования сопровождается сжатием струи и отрывом ее от стенок. Образовавшаяся паровая подушка, которая, очевидно, заполняет область разрежения, препятствует дальнейшему снижению давления. При последующем движении по течению струя расширяется до полного-заполнения-канала, скорость падает, а давление вновь возрастает,— видимо, происходит частичная конденсация пара на поверхности переохлажденной жидкости, т. е. температура среды повышается. Сложный процесс парообразования с после-

ченным. У образца ( 12, д), находящегося в поле, соответствующем участку 6с (зона насыщения), происходит поворот векторов намагниченности доменов из направления вдоль оси легкого намагничивания в направлении, параллельном намагничивающему полю Я. Этот процесс обратим (штриховая кривая с/ на 12, а), и вектор намагниченности доменов после устранения намагничивающего поля возвращается в ближайшее направление легкого намагничивания. В действительности область смещения границ доменов и область вращения векторов намагниченности частично перекрывают друг друга, как это показано на 12, а.

Когда транзистор VT находится в режиме насыщения происходит, намагничивание магнитопровода. После запирания транзистора VT сигналом из схемы управления диод VD\ запирается, а энергия, запасенная в магнитопроводе, через обмотку wp рекуперации и диод Dp передается в первичный источник питания, подзаряжая конденсато В режиме отсечки напряжение на транзисторе достигает значения 2Еа из-за наведенного напряжения из обмотки рекуперации.

Режим 2 характеризуется тем, что переход сердечника трансформатора в состояние насыщения происходит после того, как ток на первичной стороне достигнет значения I\m, и устройство управления выключит соответствующий транзистор. Второй режим возникает, если

( 1-1,е), находящегося в очень слабом поле (зона Ре-лея), соответствующем участку оа, происходит обратимое смещение границ и увеличение объема тех доменов, вектор намагниченности которых образует наименьший угол с направлением намагничивающего поля Я. Это увеличение происходит за счет соответствующего уменьшения объема соседних доменов. Процесс обратим (пунктирная кривая оа на 1-1,а), и при уменьшении намагничивающего поля до нуля размеры всех доменов восстанавливаются. У образца ( 1-1, г), находящегося в поле средней величины, соответствующей участку ab, происходит необратимое смещение границ доменов и поворот их векторов намагниченности на 90 и 180°. При этом все векторы оказываются ориентированными вдоль той оси легкого намагничивания, направление которой составляет наименьший угол с направлением намагничивающего поля. Этот процесс необратим (пунктирная кривая bd на 1-1,а). При уменьшении намагничивающего поля до нуля возникает гистерезис (отставание) и образец остается намагниченным. У образца ( 1-1,6), находящегося в сильном поле, соответствующем участку Ъс (зона насыщения), происходит процесс вращения векторов намагниченности из направления вдоль оси легкого намагничивания в направление, параллельное намагничивающему полю Н. Этот процесс обратим (пунктирная кривая с/ на l-'l,fl), и векторы намагниченности доменов после устранения намагничивающего поля возвращаются преимущественно в исходное направление вдоль оси легкого намагничивания. В действительности зоны смещения границ доменов и зона вращения векторов намагниченности частично перекрывают друг друга, как это показано на 1-1,а. Упрощенная схема изменения ориентации векторов намагничненности доменов в.процессе намагничивания до насыщения и после устранения намагничивающего поля показан на 1-2. У изотропного вещества (без магнитной текстуры) размагниченному состоянию соответствует равновероятное распределение векторов намагниченности по всем направлениям ( 1-2,а). При насыщении направление всех векторов намагниченности совпадает с направлением поля ( 1-2,6). После устранения намагничивающего поля векторы намагниченно-

Учитывая достаточно большое количество различных схем умножения и деления частоты на параметрических магнитных элементах, рассмотрим в данном параграфе только общие принципы их построения. Положение, которое является общим для всех схем, заключается в том, что для получения э. д. с. высших гармоник величина питающего напряжения должна быть достаточно большой, обеспечивающей насыщение сердечника. Степень необходимого насыщения сердечника зависит от кратности умножения частоты и тем выше, чем выше кратность умножения.

Для схемы 5.26, а среднее значение напряжения выхода при условии насыщения сердечника в течение полупериода питающего напряжения (Вт > Bs) может быть найдено из выражения

По полученным таким образом значениям Вв определены зависимости F (I) и F([) в ньютонах, изображенные в виде кривых 5 и 6" на 2-16, б. Эти кривые имеют двойную кривизну; F (I) при / -» 0 стремится к некоторой конечной величине, а с возрастанием / стремится к нулю; F (/), начиная от нуля (участок от / = 0 до / = 0,08 а показан пунктиром), вначале быстро нарастает и затем по мере насыщения сердечника. зависимость F (Л становится пологой.

поскольку ток /о сдвинут по фазе относительно токов 1г и /2. Следует особо подчеркнуть, что вторичную обмотку нельзя оставлять разомкнутой при наличии тока в первичной обмотке. В этом случае весь первичный ток становится током холостого хода и индукция в стали сердечника возрастает во много раз по сравнению с ее нормальным значением. Вследствие насыщения сердечника магнитный поток приобретает вид приплюснутой кривой, подобной кривой Ф.> на 4-11, б, а вторичное напряжение становится пи-кообразным, причем максимумы напряжения могут до-

Медленные колебания (см. § 4-9) могут быть получены в схеме 6-4, если ZH является емкостью. В данном случае параметры цепи подбираются так, чтобы изменение амплитуды переменного потока Фр вызывало существенное изменение потока Фу за счет насыщения сердечника.

Как изменяются при этом токи в линейных проводах, если при схеме треугольник у каждой катушки XL = 2,4 г, а при схеме звезда, ввиду уменьшения насыщения сердечника, XL = 3 г.

Основной недостаток рассмотренной схемы — наличие потока вынужденного намагничивания, обусловленного несимметрией нагрузки (в каждый момент в работе находится одна фаза) . Этот поток имеет одинаковое направление во всех стержнях и замыкается через воздух или кожух трансформатора, вызывая нагрев последнего. Для уменьшения насыщения сердечника и, следовательно, уменьшения намагничивающего тока приходится увеличивать сечение сердечника.

Предполагая отсутствие насыщения сердечника, будем считать режим в трансформаторе линейным. Схему трансформатора, представленную на 9.23, а с учетом сопротивлений обмоток, можно рассматривать как четырехполюсник, описываемый уравнениями (9.1), в которых zu = /?1 + /u)Li; гга = Я2 +/(oL2; z12 =* = Zai= /юЛ1 ~~ параметры сопротивлений холостого хода.

Пик-трансформатор — это однофазный трансформатор, сечение сердечника которого не одинаково по периметру: стержень, несущий первичную обмотку, имеет большое сечение, а стержень, несущий вторичную обмотку, малое сечение ( 12.4, а). Поэтому кривая магнитного потока ср2, пронизывающего вторичную обмотку, имеет вследствие насыщения сердечника трапецеидальную форму, в то время как форма кривой магнитного потока фь пронизывающего первичную обмотку, синусоидальная ( 12.4, б). Вторичная э. д. с. трансформатора, пропорциональная скорости изменения магнитного потока во времени

V2, соответствующем логическому 0, транзистор закрыт за счет связи его базы через R2 с шинкой положительного смещения Есм. Конденсатор С1 заряжен до напряжения Ек. После изменения входного сигнала с 0 на 1 транзистор открывается. К первичной обмотке W1 импульсного трансформатора Т прикладывается напряжение от С1, которое до момента насыщения сердечника Т трансформируется во вторичную обмотку W2, обеспечивая достаточно большие ток и напряжение управления тиристором. Тиристор открывается и почти все напряжение питания Еа {часть напряжения

0,5—1 В падает на тиристоре и часть на резисторе R6, к которому подключено реле сигнализации (см. § 11.2)] оказывается приложенным к К. После насыщения сердечника Т напряжение на его вторичной обмотке падает практически до нуля, а ток коллектора транзистора ограничивается резистором R5.